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液晶的物理性质
液晶的物理性质
液晶的物理性质
(1) 光学性质
绝大多数液晶呈现光学各向异性，双折射性质
非常光折射率(ne)一般大于寻常光折射率(n0)
双折射率 随温度增加而减小
所有向列相与部分近晶相具有正单轴光学特性
胆甾型液晶中，n0 > ne，为负单轴光学特性，具有很强的旋光性
(100～1000)o/mm
远远大于水晶 20o/mm
旋光性呈现鲜明的旋光色散，并在一个转化波长 范围内改变
符号，可以观察到圆偏振光的选择性反射
(2) 磁学和电学性质
液晶的抗磁磁化率具有明显的各向异性
向列相液晶在2000 Oe 以上磁场中，主方向会平行于磁场
胆甾相液晶在磁场中改变扭曲结构，发生旋光性与颜色的变化
向列相液晶的介电常数用 来表示
介电各向异性以 来表示，可正可负
对无偶极子材料
永久偶矩的横向分量强时
液晶的应用
液晶分子在流动的过程中分子轴的方向基本上是定向的
具有很小的弹性系数，折射率、磁化率、介电常数、扩散系数
等方面有明显的各向异性
一般采用液晶薄膜，让液晶的分子轴与液晶盒表面平行或垂直
(1) 电光效应的应用
在液晶盒上加电压后，电场使液晶分子轴
旋转，最后与弹性力达到平衡
(2) 热敏效应的应用
液晶的光学性质会随温度变化，可以用作温度显示
一些胆甾相液晶化合物温度改变1度，
可以显示出从红到蓝的不同颜色变化
液晶温度计
医学上诊断血流障碍、恶性肿瘤、炎症等
材料检测中可以探测工件内部缺陷和疵点 (探伤)
借助胆甾相显示层，可以将红外光辐射、超声波、微波等不可见的辐射变为可见
(3) 聚合物液晶的应用
信息存储
光学器件
海水淡化
离子交换
(4) 溶致液晶在高强度方面的应用
杜邦公司，Kevlar芳香聚合物纤维
具有高强度，可用作防弹衣及航天材料
溶液性抽丝工艺
小结
准晶具有准周期平移序，与非晶一样都是介稳定状态，可以通过快冷制备；
Penrose铺砌是学习的重点，要好好理解长程取向有序以及准周期性晶格结构的相关概念。
二十面体结构是稳定结构，但因为其不能完全布满空间，所以不能在晶态中存在，但大部分材料在形成之初，都很容易形成二十面体结构，只是随着晶核的长大，为了填满整个空间，晶核过渡到晶态生长；
液晶是液态与晶态之间的过渡态，大多出现于有机材料中；
液晶显示器是液晶材料的一个非常重要的应用，其工作 原理是液晶材料的高旋光性以及对圆偏振光的选择性反射。
向列相液晶(nematic)
杆状分子广泛的平行排列，沿纵向容易移动
分子取向有序，位置无序
序参数
偏光显微镜照片 (线形缺陷)
胆甾相液晶(cholesteric)
向列相液晶的特例
分子分层排列，分子躺在层内，层与层平行
在每一层内，分子类似向列相，趋向平行排列
沿层的法线方向看，液晶基元的指向矢
连续转动形成螺旋
光学性质：圆偏振光的选择型反射
高旋光性
各层分子按周期性扭转
组成液晶的有机分子大都是棒状分子
摩尔质量：200~500 g/mol
长 度：几十个埃
长宽比：4～8
聚合物液晶——液晶高分子
首要条件：有生成液晶态的分子结构单元或液晶基元
棒状分子或条状分子
棒状结构有适当的长度与直径比
第一个商业液晶高分子：杜邦公司，Kevlar芳香聚合物纤维
具有高强度，可用作防弹衣及航天材料
侧链型与主链型聚合物液晶：
液晶基元＋柔性铰链＋主链
(CH2)n
n = 1~10

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