Структура жидкости.
В газах расстояние между частицами велики и частицы свободны. Взаимодействие сводится к случайным столкновениям.
В жидкостях расстояния уменьшаются, силы взаимодействия растут. Каждая частица размещается в ячейке образованной другими частицами и совершает беспорядочные колебания около временного положения равновесия.
Пусть
- период колебания частицы в жидкости
около временного положения равновесия;
U – высота потенциального
барьера; А – вероятность преодоления
потенциального барьера и перехода в
новое положение равновесия.
Число подходов к барьеру частицы в единицу времени:
Число возможных переходов частицы из одного равновесного состояния в другое в единицу времени:
Среднее время оседлой жизни молекулы:
.
Для простых жидкостей
.
В жидкости частицы блуждают по объему этим обусловлено свойство жидкости – текучесть.
П
ри
постепенном снижении температуры и
достижении температуры кристаллизации
жидкость переходит в кристаллическое
состояние. В процессе кристаллизации
выделяется скрытая теплота плавления,
и кристаллизация идет при постоянной
температуре.
Если жидкость представляет собой молекулы полимеров процесс отвердения идет отлично от первого процесса. Отвердение происходит по второму графику (Т стеклования). Длинные цепочки молекул в жидкой фазе переплетаются между собой и при температуре стеклования этот факт тормозит переход из жидкой фазы в твердую.
Структура полимеров.
Полиэтилен – остов состоит из атомов углерода, обрамление из атомов водорода.
n – число звеньев в цепи (степень полимеризации).
Если n – мало, то полимер
называют – олигомер, если n
– высоко, то полимер называют высокополимер.
n – колеблется от 1 до
.
Существует ряд полимеров, у которых
обрамление оформляется из H,
F, Cl, OH,
COOH,
.
Полимеры в электронике применяются для
обеспечения виброударозащиты,
герметизации.
С
труктуры
молекул полимеров: линейные, разветвлённые
и сетчатые.
линейная
разветвленная
сетчатая
Введение поперечных сшивок дает возможность создавать полимеры с заданным КТР и тем самым обеспечивать согласование между элементами конструкции и герметизирующим (виброизолирующим) материалом.
Жидкие кристаллы.
В 1888 году Рейнитцер синтезировал новый
материал, который назвал – холестерил
бензоат. При
этот материал перешел из твердой фазы
в жидкую, при
жидкость просветлела. Фаза, когда
получилась мутная жидкость, была названа
– мезофазой. В этой фазе жидкость
обладает свойством поляризации, скорость
распространения света зависит от
направления, а это свойство кристалла.
Жидкие кристаллы – это органические вещества, имеющие удлиненную форму молекул. При нагревании они переходят в жидкую фазу не сразу, а через мезофазу.
Молекулы представляют собой стержни
Такие молекулы располагаются упорядоченно, расположение обеспечивается слабыми дальнодействующими силами.
Жидкие кристаллы легко реагируют на воздействие всех внешних факторов:
воздействие температуры;
механические воздействия;
воздействия электромагнитных полей;
воздействие радиации;
содержание вредных веществ.
Реакция на эти воздействия является изменение оптических свойств жидких кристаллов.
Вместе с тем для жидких кристаллов характерны свойства присущие кристаллам:
ориентационный порядок;
анизотропия магнитных, диэлектрических, оптических свойств.
Жидкости, твердые кристаллы и жидкие кристаллы отличаются по степеням свободы молекул: в жидкостях молекулы подвижны в трех измерениях и могут вращаться вокруг трех взаимно-перпендикулярных осей. В твердых кристаллах молекулы фиксированы и вращения невозможны. В жидких кристаллах молекулы подвижны в трех измерениях и могут вращаться вокруг одной оси.
При измерении температуры в жидких кристаллах меняется структура:
при низких температурах центры молекул образуют кристаллическую решетку, а молекулярные оси имеют однородную ориентацию;
при увеличении температуры до температуры плавления наступает плавление, вместо трехмерной кристаллической решетки образуется одномерная, при дальнейшем увеличении температуры сохраняется только локальная однородная ориентация длинных осей молекул;
при температуре просветления происходит ориентационное плавление, получается изотропная жидкость.
Устройства на жидких кристаллах имеют много преимуществ:
низкая стоимость;
малая потребляемая мощность;
непосредственная совместимость с ИС;
возможность создания индикаторных устройств в виде плоских экранов.
Нематики – материалы этого класса, очень сильно реагируют на воздействие электромагнитных полей.
Холистерики – сильно реагируют на воздействие температуры, чутко реагируют на воздействие вредных веществ и на воздействие ионизирующего излучения.