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，二位有序
胆甾醇型 — 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
OH
向列型液晶
C
向列型液晶（Nematic liquid crystals，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
CH2OCH2CHCH3
CH2OC
H OH
H
液晶的特点
➢形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构。导 致液晶形成的刚性结构部分称为致晶单元；
➢ 分子呈棒状或盘状的构象； ➢ 须具有在液态下维持分子的某种有序排列所必
需的凝聚力； ➢ 这种凝聚力通常是与结构中的强极性基团、高
度可极化基团、氢键等相联系的。
从结构上分析，除致晶单元、取代基、端基的影响外，高分子链 的性质、连接基团的性质均对高分子液晶的相行为产生影响
液晶高分子的分类
根据高分子链中致晶单元的排列形式和有序性的不 同，高分 子液晶可分为：近晶型、向列型和胆甾型。 至今为止大部分高分子液晶属于向列型液晶。
主链型液晶大多数为高强度、高模量材料 侧链型液晶大多数为功能性材料
H2N HN
NH
NH2
CH3COOH Br2
H2N
S
KS
H
NH2 HCl
KS NH3Cl
H2N SK
ClH3N SK
KS NHCl S N N-(4-甲3氧基亚苄基)对丁基苯胺 (N-(4-Methox缩y聚benzal)-p-butylaniline )
+ nHOOC COOH
[
HN SK
NS
nClOC COCl+nH2N CONHNH2
O
NaAc
HO COOH+CH3COOH CH3CO COOH+H2O
液晶分子形状子构造
P(OC6H5)3,C6H5N CB（Cholesterol Benzoate）: the first thermotropic liquid crystal
COOH [NH 胆甾醇苯甲酸酯
NH4SCN
NH2
液型液晶
Research milestones of LCPs
11960s 根据胆甾醇的颜色变化设计测定表面温度的温度 计
1968 发现向列型液晶的电光效应（用电刺激液晶时，其
1969
透光方式会改变），开创了液晶电子学，出现
了数
1970 字、文字液晶显示器件
19711970s 各种商品化的熔融型液晶产品
1972 Vectra (高强度纤维， Celanese公司)
1973 Xydar（Dartco）
X7G(Eastman)
液晶的发现
奥地利植物学家莱尼茨尔测定有机物的熔点时，发现某些 有机物（胆甾醇的苯甲酸酯和醋酸酯）熔化后会经历一个 不透明的呈白色浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的珍珠 光泽，只有继续加热到某一温度才会变成透明清亮的液体。 第二年，德国物理学家莱曼使用他亲自设计，在当时作为 最新式的附有加热装置的偏光显微镜对这些酯类化合物进 行了观察。他发现，这类白而浑浊的液体外观上虽然属于 液体，但却显示出各向异性晶体特有的双折射性。于是莱 曼将其命名为“液态晶体”，这就是“液晶”名称的由 来。
• 1888 奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer) 首次发现液晶
• 1889 德国物理学家莱曼（O.Lehmann)使用他 亲自设计，在当时作为最新式的附有加 热装置的偏光显微镜进行了观察，并提 出“液晶”概念
• 1923 Vorlander D. 提出聚合物液晶概念 • 1937 在烟草花叶病毒的悬浮液中观察到液晶相，溶
1963年，RCA公司的威利阿姆斯发现了用电刺激液晶时，其透光 方式会改变。5年后，同一公司的哈伊卢马以亚小组，发明了应用 此性质的显示装置。这就是液晶显示屏（Liquid Crystal Display） 的开端。而当初，液晶作为显示屏的材料来说，是很不稳定的。因 此作为商业利用，尚存在着问题。然而，1973年，格雷教授（英国 哈尔大学）发现了稳定的液晶材料（联苯系）。1976年，由SHARP 公司在世界上首次，将其应用于计算器（EL-8025）的显示屏中， 此材料目前已成为LCD材料的基础
（小分子）液晶的特征
O O O • 几何形状：棒状或者盘形
• 分子链柔顺性：为保持其几何形态分子具 有刚性结构
C OH + CH3 C O C
*O
棒状致晶单元
CO *
盘状致晶单元
n
O n
液晶高分子
• 定义：Polymers that can exhibit liquid crystallinity 某些液晶分子可连接成大分子，或者可通过官能团 的化学反应连接到高分子骨架上。这些高分子化的 液晶在一定条件下仍可能保持液晶的特征，就形成 高分子液晶。 显示出一般液晶分子的特点 有聚合物的多性能以及多用途 结构复杂
• 构成：致晶单元 + 高分子链
CO* O 致晶单元(mesogens) (rod-like , disk-like
elements) must be incorporated into polymer chains
n
高分子液晶的特点：
• 与小分子液晶相比，液晶高分子具有下列特殊 性：
• 1）热稳定性大幅度提高； • 2）热致性高分子液晶有较大的相区间温度； • 3）粘度大，流动行为与一般溶液显著不同
Chapter five Liquid Crystalline Polymers
液晶数字显示
生活中的液晶显示材料
主要内容
• 液晶的研究历程 • 液晶的特点及分类
• 液晶高分子分类 • 主链型液晶高分子的合成（分子设计） • 液晶高分子的应用
Research milestones of LCPs
HTP
[ CO CONH CONHNH] 正戊基联苯氰（4-Cyano-4-n-pentylbiphenyl ）
RX
液晶 Liquid crystals(LCs)
• 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
H OCH2CHCH3 H
OH H HO O