Лекция №15.
Раздел 6. Материалы специального назначения Тема: Жидкие кристаллы
•1. Свойства жидких кристаллов
•2. Разновидности жидких кристаллов
•3. Электрооптические эффекты
•Открыл жидкие кристаллы австрийский ботаник Фридрих Рейнитцер в 1888 году, наблюдая две точки плавления сложного эфира холестерина – холестерилбензоата.
•При температуре плавления Тпл=145 градусов, кристаллическое вещество превращалось в мутную, сильно рассеивающую свет жидкость, которая при 179 градусах становилась прозрачной.
•Вещества, способные в определенном
температурном интервале выше точки плавления сочетать одновременно свойства жидкостей (текучесть, способность к образованию капель) и свойства кристаллических тел (анизотропию), стали называть жидкими кристаллами или жидкокристаллическими.
Жидкие кристаллы
•Жидкие кристаллы – это вещества, которые находятся в промежуточном состоянии между твердым кристаллом и жидкостью и обладают свойствами, характерными как для кристаллов (анизотропия), так и для жидкостей (текучесть).
•ЖК называют мезафазой – промежуточной фазой, а ЖК состояние – мезоморфным.
•Жидкие кристаллы подразделяют:
•-нематические;
•-смектические;
•-холестерические
Классификация жидких кристаллов
•1. термотропные ЖК
•Образуются только при термическом воздействии (нагревание и охлаждение)
•2. лиотропные ЖК
•Классификация термотропных ЖК предложена Фриделем
•- смектические
•-нематические
•-холестерические
Основные типы жидких кристаллов
нематические смектические холестерические
Смектические жидкие кристаллы
•Молекулы располагаются в слоях, и их центры тяжести подвижны в двух измерениях (на смектической плоскости).
•Текучесть обеспечивается лишь взаимным скольжением слоев, поэтому вязкость среды достаточно велика.
Нематические жидкие кристаллы
•Длинные си молекул ориентированы вдоль одного общего направления, называемого нематическим
директором.
•Однако, центры тяжести молекул расположены в пространстве хаотично, что свидетельствует об отсутствии трансляционного порядка и симметрии более низкого порядка. Возможно взаимное скольжение молекул вдоль нематического директора.
Холестерические жидкие кристаллы
•Молекулы являются зеркально-несимметричными в отличие от зеркально-симметричных молекул нематиков.
•Обладает слоистой винтовой микроструктурой с шагом спирали порядка 300 нм.
•Шаг винтовой спирали зависит от внешних воздействий.
•Периодическая спиральная структура
холестериков определяет их уникальную особенность – способность селективно отражать падающий свет, “работая” в этом случае как дифракционная решетка.
Электроптические и нелинейно- оптические материалы
•Электрооптический эффект – изменение комплексной диэлектрической проницаемости в оптическом диапазоне од действием электрического поля.
•Электрооптический эффект памяти состоит в том, что изменения показателя преломления, вызванные приложением электрического поля, сохраняются и после снятия поля, так как сохраняется остаточная поляризация.
Если плоский слой холестерического ЖК освещать белым светом, то в отраженном свете он будет казаться окрашенным, при этом окраска может изменяться в зависимости от угла наблюдения. Изменение цвета текстуры при изменении температуры называют
термохромным эффектом.