热致液晶的物理性质

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1、热致液晶的物理性质热致液品在液品显示器件中得到广泛应用。它的物理参数，诸如介电各向异性、电阻率、粘度、光学各向异性（双折射）、弹性常数等是显示器件设计的重要依据，而这些物理参数又与液晶分子结构密切相关。（1）介电各向异性（△£）液晶介电各向异性是决定液晶分子在电场中行为的重要参数。Maier等人将Onsager各向同性液体介电性质的公式推广应用于各向异性的液品，导出如下公式：B/Z2T式中£〃，£丄平行和垂直于分子轴方向上的介电常数;A£——介电各向异性参数；A,B——与材料无关的常数；u—永久偶极矩；a极化度；T绝对温度，K；卜一永久

2、偶极矩与分子长轴之间的夹角。这个表达式对于预测材料的介电各向异性有一定作用，但是很难用來计算液晶的介电特性。A£>0的液晶称为正性液晶；A£<0的液晶为负性液晶，通常正性液晶A£=io~3o,负性△£=-r-2o由上式可见，极化度对介电各向异性的影响是显著的。在向列相液晶分子中,通常都含有容易极化变形的苯环，沿分子长轴方向的极化度大于垂直方向的极化度，£//>£丄，△£〉0。当分子结构中，用坏己烷取代苯坏时，耳电子体系减少，极化度变弱，从而使A£变小。如果端基不是烷基，而是烷氧基，也会使极化偶极矩相互抵消，使A£变小。（2）电阻率一般热

3、致液晶具有非离子结构，所以它的电导率总是很低10-10（Q.cm）-l]o液晶的导电各向异性可以用来描述。在向列相液晶中总是。〃、/o丄>lo这反映了在向列相液晶中，离子沿分轴方向的运动比垂直于分子轴方向的运动要容易得多。而在近晶相液晶中，离子运动在分子层隙间比较容易。所以，。〃、/。丄<1。因此，可以从液晶导电各向异性的变化分析液晶的相态。在实际工作中，常用电阻率P代替电导率O,P=1/0.液晶电阻率的数量级一般为108-1012Q.CIP。在制备液晶时，电阻率常作为纯度的表征量。卩小（。大）表示杂质离子多，即液品的纯度差。一般P<1

4、01OQ.cm就认为其不纯。在外场作用时，由于电化学分解会破坏液晶分子结构，直至失去液晶性能，使液晶器件寿命大大降低。实用液晶材料的P值一般取1011-1012Q.cn)。（3）光学各向异性（双折射）（△"光在液晶中传播吋，会发生光学折射率（n）各向异性，即双折射。当光通过向列相液晶时，非寻常光的折射率（ne）大于寻常光的折射率（n0）,即ne>n0o这表明光在液晶屮的传播速度（v）存在着ve

5、的折射小，即ne

6、非共辘体系，比联苯的小。同样，不同的极性端基基团造成极化度变化。例如，氟或烷基取代基对的贡献比氤基小得多。（4）弹性常数K液品分子存在着一种从优取向，即指向矢。在外场作用下，指向矢要发生变化。取消外场时，由于分子间的交互作用，指向矢有恢复到原来平衡状态下取向的趋势，这类形变称为弹性形变，它有三种形式，如图17所示。液晶中的这种弹性形变分别称为展曲、扭曲和弯曲。用Kll,K22和K33分别表示展曲、扭曲和弯曲弹性常数。W血11/hinrinhihihi弯曲扭曲展曲向列相液晶三种基本形变一般来说，K33>Kll>K22,而且K22/K11在

7、0.4-0.8,K33/K11在0.7-1.8,K33/K22在世1.3-3.2范围内变化。至今还没有一种满意的理论可以从分子结构中预测弹性常数，还主要是使用经验数据。K33/K11是最常用的弹性常数比值，端基为短链烷基或烷氧基的液品分子，K33/K11值增高。而增加液晶分子刚性部分的长宽比，也会增加K33/K11。芳桂和杂环体系要比相应的环烷体系具有更低的K33/Kilo（5）粘度I）粘度是流体内部阻碍其相对流动的一种特性。假如在流动的流体屮，平行于流动方向，将流体分成不同流动速度的各层，则在任何相邻两层的接触而上，就有与面平行而与流

8、动方向相反的阻力，称为粘滞力或内摩擦力。粘度可分为动力学粘度（用H表示）和运动粘度（用u表示）。二者之间的关系为v=n/p,P为流体的密度。由于通常所用的大多数液晶材料的密度在0.98-1.02g/cm3Z