功能高分子材料课件第五章液晶

《功能高分子材料课件第五章液晶》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、主要内容：1液晶态及液晶相关概念性质；2高分子液晶结构有分类、合成制备和实际应用；3高分子液晶研究和测试方法。第五章高分子液晶材料1在外界条件发生变化时物质可以在三种相态之间进行转换，即发生所谓的相变。大多数物质发生相变时直接从一种相态转变为另一种相态，中间没有过渡态生成。例如冰受热后从有序的固态晶体直接转变成分子呈无序状态的液态。第五章高分子液晶材料1概述1.1液晶的基本概念物质在自然界中通常以固态、液态和气态形式存在，即三相态。2主要特征:其聚集状态在一定程度上既类似于晶体，分子呈有序排列；又类似于液体，有一定的流动性。某些物质受热熔融或被溶解，外观呈液态物质的流动性，仍然保留

2、着晶态物质分子的有序排列，各向异性;第五章高分子液晶材料兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态——液晶态;处于这种状态下的物质——液晶liquidcrystals。3高分子材料结晶形态根据结晶条件不同，又可形成多种形态的晶体：单晶、球晶、伸直链晶片、纤维状晶片和串晶等。（1）单晶具有一定几何外形的薄片状晶体。一般聚合物的单晶只能从极稀溶液（质量浓度小于0.01wt%)中缓慢结晶而成。单晶45（2）球晶聚合物最常见的结晶形态，为圆球状晶体，尺寸较大，一般是由结晶性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。球晶在正交偏光显微镜下可观察到其特有的黑十字消光或带同心圆的黑十字消光图象。球晶的

3、黑十字消光现象6球晶的偏光显微照片7球晶的偏光显微照片8球晶的偏光显微照片9球晶的偏光显微照片10液晶现象是1888年奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）在研究胆甾醇苯甲酯时首先观察到的现象。他发现，当该化合物被加热时，在145℃和179℃时有两个敏锐的“熔点”。在145℃时，晶体转变为混浊的各向异性的液体，继续加热至179℃时，体系又进一步转变为透明的各向同性的液体。第五章高分子液晶材料液晶的发现11研究发现，处于145℃和179℃之间的液体部分保留了晶体物质分子的有序排列，因此被称为“流动的晶体”、“结晶的液体”。1889年，德国科学家将处于这种状态的物质命名为“液

4、晶”（liquidcrystals，LC）。研究表明，液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态，它既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性。第五章高分子液晶材料12已发现许多一些有机化合物质具有液晶特性。形成液晶的条件：1)致晶单元:导致液晶形成的刚性结构部分。2）分子的长度和宽度的比例R>>l，呈棒状或近似棒状的构象。3）凝聚力:强极性基团、高度可极化基团、氢键等相联系的。第五章高分子液晶材料1.1.1小分子液晶13第五章高分子液晶材料热致性液晶溶致性液晶依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质,清亮点,Tcl依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围形成的液晶态物质形成条件

5、1.1.2分类14例如聚乙烯在某一压力下可出现液晶态，是一种压致型液晶。聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼在施加流动场后可呈现液晶态，流致型液晶。第五章高分子液晶材料外力场压力流动场电场磁场光场15按分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。（见图5-1）。第五章高分子液晶材料近晶型向列型胆甾型图5-1液晶结构示意图16（1）近晶型液晶（smecticliquidcrystals，S）近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一类，棒状分子互相平行排列成层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平面。层内分子排列具有二维有序性。但这些层状结构并不是严格刚性的，分子可在本

6、层内运动，但不能来往于各层之间。层状结构之间可以相互滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。第五章高分子液晶材料近晶型17这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异性。但在通常情况下，层片的取向是无规的，因此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。根据晶型的细微差别，近晶型液晶还可以再分成9个小类。按发现年代的先后依次计为SA、SB、……SI。近晶型液晶结构上的差别对于非线性光学特性有一定影响。第五章高分子液晶材料18在向列型液晶中，棒状分子只维持一维有序。它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。在外力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在取向方向互相穿越。因此，向列型液晶的宏观粘度

7、一般都比较小，是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。第五章高分子液晶材料向列型（2）向列型液晶nematicliquidcrystals，N）19胆甾型：分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。层内分子排列与向列型类似，棒状分子分层平行排列，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转3600后复原。两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的螺距。胆甾型（3）胆甾型液晶(Cho