高分子液晶材料讲解
高分子液晶分类及特性
根据分子排列的形式和有序性的不同,目前发现的液晶有 几类型:近晶型、向列型和胆甾型等(如图)。
向列型液晶 向列型液晶由长径比很大的棒状分子组成,
分子彼此平行排列,它具有取向有序,但分子 质心无长程有序,只维持一维有序。分子不排 列成层,能上下、左右、前后滑动,也能绕对 称轴旋转,但只能在分子长轴方向上保持相互 平行或近于平行。分子间短程作用微弱,属范德瓦尔斯力。 在外力作用下发生流动时,这些棒状分子容易沿流动方向 取向,并可以在流动取向中相互穿越。因此,向列型液晶 都有相当大的流动性。
形成液晶的条件
(1)分子应是刚性的,有明显的形状,各向异性, 如棒状、碟状等;
研究表明形成液晶的物质通常具有刚性的分子 结构,分子的长度和宽度的比例R>>1,呈棒状或 近似棒状的构象,这样的结构部分称为液晶原或 介原,是实现晶体各向异性的重要结构因素。 (2)分子间应有强的相互作用。
形成液晶的分子还必须具有在液态下维持分子 的某种有序排列所需的凝聚力。这样的结构尝尝 与分子中含有对位
高分子液晶分类及特性
液晶的形成条件,与小分子液晶一样,可分为溶 致性液晶、热致性液晶、压致型液晶、流致型液 晶等等。按致晶单元与高分子的连接方式,可分 为主链型液晶和侧链型液晶。主链型液晶和侧链 型液晶中根据致晶单元的连接方式不同又有许多 种类型。根据高分子链中致晶单元排列形式和有 序性的不同,高分子液晶可分为近晶型、向列型 和胆甾型等。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 的材料,侧链型液晶则大多数为功能性材料。
形成液晶的条件
苯撑、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联 系,因为苯环上的电子云的极化率很大,极化结 果又总是相吸引的,导致苯环平面间的层叠效应, 从而稳定介原间的有序排列。此外,液晶的流动 性要求分子结构必须含有一定的柔性部分,如烷 烃链等。小分子液晶几乎无一例外的含有这类结 构的“尾巴”,如4,4'-二甲氧基氧化偶氮苯。[3] [3] 刘光华.现代材料化学[M].上海:上海科学 技术出版社,2000.
高分子液晶材料
生活中的液晶材料
液晶手表 液晶手表非常准确,一年误差不会 超过30秒钟,这是机械表所做不到 的。 液晶手表不仅能显示出出年、月、 日,有的还能测出人的体温、心跳, 甚至还能当计算器使用,做算术题。
生活中的液晶材料
液晶电视 液晶电视是在两张玻璃之间的 液晶内,加入电压,通过分子 排列变化及曲折变化再现画面, 屏幕通过电子群的冲撞,制造 画面并通过外部光线的透视反 射来形成画面。
胆甾型液晶 此类液晶分子具有不对称碳原子,分子呈
扁平形状,分子排列成层,层内分子常以向 列态织构方式相互平行排列,分子长轴平行 于层面,各层分子又按周期扭转或螺旋方式 上下叠在一起,使相邻各层分子取向方向之 间形成一定夹角。 如果胆甾相液晶中相邻各分子层的取向夹角为0°或180°, 就变成向列型液晶。 [5] 王国建,王德海.功能高分子材料[M].华东理工大学 出版社,2006.
高分子液晶的发展历史
·1968 发现向列型液晶的光电效应,开创了液晶 电子学,出现了数字、文字液晶显示器件 1972 美国杜邦公司实现了高强、高模的芳香族 聚酯酰胺纤维聚苯二纤对苯二胺的合成 1985 美国、日本等国相继出现液晶高子 “Xydar”、“Vectra”、和“Ekonol”。[1] [1] 王国建,王德海.功能高分子材料[M].华东 理工大学出版社,2006.
生活中的液晶材料
液晶拼接屏 液晶拼接屏有更宽的视角; 与TV和PC液晶屏相比,LCD 液晶屏拥有更高的亮度; 可使低像素图像在全高清 显示屏中中清晰再现。
高分子液晶的发展历史
1888 奥地利植物学家莱尼茨尔在胆甾醇苯甲酸 酯的升温熔化过程中首次发现晶体 1889 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进行 了观察,并提出“液晶”概念 1923 伏兰德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 和液型液晶
高分子液晶分类及特性
按照液晶的形成条件不同,可将其主要分为热 致性和溶致性两大类。
热致性液晶是指依靠温度的变化,在某一温度 范围形成的液晶态物质。液晶态物质从浑浊的各 向异性的液体转变为透明的各向同性的液体的过 程是热力学一级转变过程,相应的转变温度称为 清亮点,记为Tcl。不同的物质,其清亮点的高低 和熔点至清亮点之间的温度范围是不同的。
液晶态
1888年,奥地利植物学家莱尼茨尔发现胆甾醇苯 甲酸酯在145.5℃熔化时,先变成不透明的浑浊液 体,继续加热至178.5℃变为清澈的各向同性液体。 在145.5℃至178.5℃之间,偏光显微镜下发现观 察,胆甾醇苯甲酸酯所形成的浑浊液体具有明显 的纹理,呈现光学各向异性。
液晶态
一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解之后, 表观上虽然失去了固体物质的刚性,变成了具有 流动性的液体物质,但结构上仍然保持着一维或 二维有序排列,呈现为有序的流动相,从而在物 理性质上呈现各向异性,形成一种兼有部分晶体 和液体性质的过渡状态,这种中介状态称为液晶 态,处在这种状态下的物质称为液晶。[2] [2] 金关泰.高分子化学的理论和应用进展[M]. 北京:中国石化出版社,1995:299-427.
近晶型液晶
近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结
构的一类。近晶型液晶一般由棒状或条状分
子组成,分子排列成层,层内分子长轴相互
平行,其方向可以垂直于层面或与层面呈倾
斜排列,具有二维有序。但其分子质心位置
在层内无序,可以自由平移而有流动性。近晶型液晶层间 的吸引力与分子间作用力都很弱,因此各层间易相互滑移, 但分子不能上下层之间移动。这种结构决定了近晶型液晶 的粘度具有各向异性,只是在通常情况下各部分层片的取 向是无规的性液晶是指依靠溶剂的溶解分散,在一定 浓度范围形成的液晶态物质。除了这两类液晶物 质外,人们还发现了在外力场(压力、流动场、 电场、磁场和光场等)作用下形成的液晶。例如 聚乙烯在某一压力下可出现液晶态,是一种压致 型液晶。聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼在施加流 动场后可呈现液晶态,因此属于流致型液晶。[4] [4] 郑爱强. 高分子液晶综述 [OL]./link?url=U_wc0e 3cBGS7SSZ5iFvqBTQPphkaZpJvDUwj6O5Hz1UBL1VFghnONHi_LnwwF9qL2TFZxRZ3zZIqN328VLAZs9l CH6CkV2ax_tllaX1dSy