液晶材料的特性及应用

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1、1绪论近年来液晶材料得到了E速发展，液晶现在已经走进了人们的H常生活，应用广泛也是人们所共知的，它正在不断地改变着人们的日常生活，我们生活小的许多电器都带有液晶器件如空调、冰箱、微波炉等，液晶电子表、液晶显示器、液晶传感器也是我们所熟悉的产品。液品材料被广泛地用到了显示方面，通过近几年的发展，我国在液晶显示面板的生产技术上有了明显的提升，但上游配套产品却一直限制着产业的发展，在液晶材料市场中外资占有较大的比例，从中受益远比我国多。近年来，国家有关部门联合发布了有关新型液晶平板研发及产业化的有关通知，我国在液晶材料的发展中大概面临两方面困难：一方面，液晶厂

2、商存在较高的技术壁垒，我国企业技术水平没有那么先进；另一方面，德国默克(Merck)、智索(Chisso)和DIC等企业建立了有关技术的专利阵营，使中国液晶技术的发展变得和对困难。液晶材料也在其他方面得到了应用，如应用于制备航天0行器的外壳、用作润滑剂、也可用于医学诊断和药物的生产，现在有科学家正在研究将液晶材料用于人工智能、形状记忆、信息储存等新兴方面，叮见液晶材料在未來的应用将会更加广泛。本文通过对有关液昂的书籍、文献等材料的研究，总结岀了液品材料的特性和应用情况，并对一些应用给出了和关理论解释，最后对液晶材料的发展做出展望。液晶的发现液晶的最早发现

3、是在1888年，它由奥地利植物学家莱尼茨尔通过加热胆笛醇苯甲酸酯出现结晶发现的⑴。次年，徳国的物理家莱曼用偏光显微镜发现这种结晶材料有双折射现象，后来他提出用“液品”来命名这种材料，这两位科学家被人们认为是液晶领域的创始人。但在发现后的儿十年间，液晶的研究并不被人看好，因为它长期以来没给人们带来太多的好处，直到上世纪60年代美国的Heilmeler121发现液晶动态散射效应，当他利用此效应研制出了第一台液晶显示器时，液晶的研究得到了人们的重视，这启发我们具体的应用能有力地推动基础研究的发展。1・2液晶的定义物质的相态可划分为同态、液态和气态，晶态和非晶态

4、是怙1态的两种划分。物质可随着外界条件的变化在这三种相态Z间发生变化，称为相变。通常境况下，物质在这三种相态之间转变不会发生中间态，也就是不存在中间过渡的状态，例如液态在零度受冷变为固态冰，在液态吋物质是无序列的，而变换成冰时就变的有序了。但是有些物质在某种条件下融化后，它的外观会像液态一样具有流动性，但却保留了熔融前物质的有序排列并能呈现出各向异性，我们把这种既有晶体乂有液体性质的中间态叫做液晶态,在这科

5、状态下的物质我们叫做液晶。高分子液晶是将过渡相态的分子连接组成大分子，或者把它连接到聚合物框架上，但其仍保持液品的性质。高分子液品的结构由刚性和柔性

6、部分组成，刚性部分一般会由两个苯环、脂肪环或者芳香杂环组成，这些环会由刚性连接单元连接，连接单元的一个作用是防止两个环的转动，刚性部分的外部则可以为其它柔软、易弯曲的极性或者非极性基团。液晶分子的结构举例：图i・i液晶分子结构刚性连接单元为・N=N■坯基-R为卄极性基团，月青基・CN为极性基团。1.3液晶的分类由液晶形成条件的不同，可一般将其分为溶致型液晶、热致性液晶⑶。溶致型液晶是在一定的温度和浓度下，极性物质与某些溶剂在溶解的过程中，当其分子达到一定的浓度时，这些分子的序列变成有序随后成为了一个稳定的系统，这一•系列的变化呈现出了一个过程即从结晶到液

7、晶再到胶束液体然后再到溶液，溶致液晶是一个复杂的系统，在不同区域有不同的性质，显然这类品体并不存在于纯物质中。热致性液晶一般由一种或少数化合物混合均匀形成，在一定的温度范围内才呈现出液晶相的性质。由刚性部分在液晶分子中的位置不同，连接次序也不同，可将液晶分子分为主链型和侧链型两种形态。主链型液品的刚性部分在聚合物主链上，侧链型液品的刚性部分由柔性链与聚合物和连组成，形状成梳状，可将侧链型液晶分为非双亲侧链液晶高分子和双亲侧链液晶高分子，主链型液晶和侧链型液晶在物理化学性质上有相当大的差异。根据刚性分子堆积方式不同可将其分成向列型液晶、胆綃型液晶和近晶型液

8、晶三种结构，如图1・2所示。肉列型**返■盘*.图1・2液品的三种结构向列型液晶的特点是液晶分了沿长轴方向保持平行排列，但分了轴的指向不一定一致，可能上下交错，总体上向上的分子和向下的分子数目大致相同，分子有很大的流动性，呈现出一维有序，重心位置无序。这种结构特点可导致当液晶分子在电场、磁场影响下，分子朝相同的方向运动，表现为取向有序，这点和单轴晶体相似。因为分子的重心排列是无规则的，分子能在三维空间运动，分子运动方向不完全一致，取向规则程度用参数S表示，则5=1(3-1)0为分子长2轴和n方向的夹角，<>表示取平均值，当S取1时表示所有分子长

9、轴都平行于n方向，当=丄时，S=0表示为无序态，若添加一些手性分子