功能高分子第五章-高分子液晶材料ppt课件.pptx

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1、第五章高分子液晶材料生活中的液晶显示材料3液晶态及液晶相关概念和性质；高分子液晶结构、分类、合成和应用；高分子液晶研究和测试方法。重点内容5.1高分子液晶概述5.2高分子液晶的性能与合成方法本章内容5.3高分子液晶的研究与表征技术5.4高分子液晶的其他性质与应用相变需要外界条件相变没有过渡态物质通常的相态：固态、液态和气态，即三相态。5.1高分子液晶概述液晶的基本概念5.1高分子液晶概述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）。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。液晶

2、的基本概念5.1高分子液晶概述液晶态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液晶现象。5.1高分子液晶概述一个物质有两个敏锐熔点：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。在145℃~179℃间，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”。液晶的发展——发现5.1高分子液晶概述1889年德国科学家将处于这种状态的物质命名为“液晶”（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

3、向异性，又具有液态的流动性。液晶的发展——命名5.1高分子液晶概述（小分子液晶经高分化形成高分子液晶）高分子液晶是指既具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性的聚合物。液晶的发展——高分子液晶1923年VorlanderD.提出高分子液晶概念5.1高分子液晶概述一、高分子液晶的分类主链型侧链型混合型按液晶相态向列型近晶型胆固醇型按形成过程热致型溶致型按化学结构(致晶单元的位置)高分子液晶高强度、高模量材料功能性材料大部分高分子液晶类型主链型Main-chainLCPs一、高分子液晶的分类分类（按化学结构）5.1高分子液晶概述侧链型Side-chainLCPs5.1高分子液晶概述一、高分子液晶

4、的分类分类（按化学结构）主链型液晶和侧链型高分子液晶中根据致晶单元的连接方式和形态不同又有许多种类型表5-1液晶分子分类表（化学结构）液晶类型pan结构形式名称主链型(致晶单元处在高分子主链上)纵向型垂直型星型盘型混合型5.1高分子液晶概述棒状致晶单元盘状致晶单元侧链型(致晶单元是通过一段柔性链作为侧基与高分子主链相连，形成梳状结构)梳型多重梳型盘梳型腰接型网型5.1高分子液晶概述液晶类型结构形式名称图5-1液晶结构示意图一、高分子液晶的分类分类（按液晶相态）5.1高分子液晶概述向列型:流动性最好，熔融体或者溶液粘度最小，一维有序。近晶型:最接近晶体的特性、粘度存在各向异性，二维有序。胆甾

5、醇型:具有很高的旋光性，可以使白色光发生色散，有彩虹般的颜色。5.1高分子液晶概述(1)向列型液晶(nematicliquidcrystals，N)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。5.1高分子液晶概述向列型至今为止大部分高分子液晶属于向列型液晶。(2)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

6、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。近晶型5.1高分子液晶概述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。5.1高分子液晶概述近晶型(3)胆甾醇型液晶(Cholestericliquidcrystals，Ch)分子是长而扁平的。

7、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360o后复原。5.1高分子液晶概述胆甾醇型(3)胆甾醇型液晶(Cholestericliquidcrystals，Ch)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。由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏振旋转