《液晶材料》PPT课件

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1、第六章高分子液晶液晶就是液态晶体，它具有与晶体一样的各向异性，同时又具有液体的流动性。在分子序列中，液晶分子往往具有一维或二维远程有序性，介于理想的液体与晶体之间，这种中间相也称为有序流体相。液晶广泛应用于电子显示器件以及非线性光学方面，对于分子量较小的液晶材料，人们已经研究的较多，通常称为单体液晶，以区别于迅速发展的高分子液晶材料。1高分子液晶材料尽管和单体液晶有着密切的关系，但在性质和应用方面还是有较大的差别:高分子液晶和单体液晶都具有同样的刚性分子结构和晶相结构，但小分子单体液晶在外力作用下可以自由旋转，而高分子液晶要受到相连接的聚合物骨架的约束。由于聚合物链的作用使高分子液

2、晶具有更为出色的性质，如主链型高分子液晶具有超强的机械性能，梳状高分子液晶在电子和光电子器件方面的应用都十分令人瞩目。2液晶的研究始于1888年，但液晶的研究至1963年才开始活跃，特别是1968年美国RCA公司等发表了液晶在平面电视和彩色电视等方面有应用前景的报道之后，才开始了液晶复兴时代。上述液晶的研究都局限于小分子有机化合物。高分子液晶的大规模研究工作起步较晚，杜邦公司于1972年合成了芳香族聚酰胺，并采用液晶纺丝技术制成了高强高模的有机纤维Kevlar-29和Kevlar-49，标志着高分子液晶的研究进入了一个新的时期。3目前已经发现很多刚性和半刚性的高分子以及某些柔性高分

3、子和生物高分子都具有液晶行为。高分子液晶在高强高模纤维的制备、液晶自增强材料的开发、光电以及温度显示材料的应用以及生命科学的研究等方面，已经取得了迅速的发展。4但高分子液晶理论的研究目前仍处于较低的水平，高分子液晶门类众多，目前尚不能有哪一种理论模型能够解释一切高分子液晶的行为。高分子液晶已经成为功能高分子材料的一个重要组成部分，高分子液晶的研究也成为当今功能材料研究的一个热点。5第一节高分子液晶的概述有些物质在相转变的过程中，虽然失去了大部分固态物质的特性，外观呈液态物质的流动性，但这些物质仍然保留着晶态物质分子的有序排列，在物理性质上呈现各相异性，形成兼具晶体和液体性质的过渡中

4、间相态，这种相态称为液晶态，处于液晶态的物质就称为液晶。6液晶在分子排列形式上类似晶体呈有序排列，同时液晶又具有一定的流动性类似于各相同性的液体。将这类液晶分子连接成大分子或将液晶分子连接到大分子的骨架之上，使之继续保持液晶特性就形成了高分子液晶。7液晶按照分子链的长短可以分为:单体型液晶聚合物型液晶按照液晶的分子排列形式来分类可分为:近晶型液晶、向列型液晶胆甾型液晶根据液晶的分子特征来分类则可以分为:纵向型、垂直型、星形、盘型、梳形以及混合型等等。891按照分子在空间的排列顺序分类1)近晶型液晶近晶型液晶在结构上最接近固体晶相结构，分子排列成层，层内分子长轴互相平行，但分子重心在

5、层内无序，分子长轴与层面垂直或倾斜排列，分子可在层内前后、左右滑动，但不能在上下层间移动。由于分子运动相当缓慢，近晶型中间相非常粘滞，通常用符号S表示，是二维有序的排列，在粘度性质上仍然存在着各向异性。10根据晶型的差别还可以分为Sa、Sb、Sc直至Si共十一类。Sa型液晶分子中刚性部分的长轴垂直于层面与晶体的长轴平行，在平面内分子的分布无序，层的厚度一般小于计算得到的分子长度。Sb型分子刚性部分的重心在层内有序排列，呈六角型排列，具有一定的三维有序性。Sc型分子刚性部分的长轴与层面没有垂直关系，倾斜成一定角度，有些具有光学活性。11Sd型液晶呈现立方对称性。Se型液晶与Sb型液晶

6、相似，不同的是分子的刚性部分的重心成正交型排列而不是呈六边形。Sf从与层面垂直的方向看与Sb型液晶相同，不同的是分子的刚性部分呈单斜晶型不与层面垂直，而是朝六边形的一个边倾斜成一定角度。Sg型的分子刚性部分不与层面垂直，而是朝六边形的一个顶点倾斜成一定角度。12Sh型液晶分子的刚性部分朝六边形的顶点方向倾斜一定角度，晶型与Sf类相同。Si型液晶分子的刚性部分朝六边形的顶点方向倾斜一定角度，其层内结构与Se型相同。132)向列型液晶向列型液晶结构中分子相互间间沿着长轴方向保持平行，但其重心位置是无序的，不能构成层片。因此向列型液晶是一维有序的排列，分子可以上下左右前后滑动，特别是沿着

7、长轴方向相对运动而不影响晶相结构，具有更大的运动性，在外力作用下沿着长轴方向的运动非常容易，是三种液晶中流动性最好的一种液晶。143)胆甾型液晶胆甾型液晶是向列型液晶的一种特殊形式。其分子基本是扁平型的，依靠端基的相互作用彼此平行排列成层状结构，在每一个平面层内分子长轴平行排列和向列型液晶相象，层与层之间分子长轴逐渐偏转，形成螺旋状。分子的长轴取向在旋转360度后复员，两个取向度相同的最近层间距称为螺距。15螺距的大小取决于分子结构及温度、压力、磁场或电场等外部条件。