液晶技术与制备1-2课件

1.5胆甾相液晶(Ch)

这种类型的液晶只限于具有光学活性的液晶物质中才出现,其中大多数是胆甾醇类的衍生物,所以称之为胆甾相液晶,但也存在胆甾醇类衍生物以外的胆甾相液晶物质.

最初,弗里德耳曾把胆甾相液晶看成是向列相液晶的一种,因为胆甾相液晶物质中可以出现近晶相和胆甾相两种状态,而见不到向列相和胆甾相同时存在.实际上,在向列相液晶中,若加入光学活性物质,就变成了胆甾相液晶.胆甾相液晶的分子排列模式胆甾相：螺旋型结构。层内分子定向有序，层与层之间有一角度错位

在载玻片与盖玻片之间,从各向同性液体生成胆甾相液晶时,虽然可能先出现类似近晶相的织构,但稍稍移动盖玻片、近晶相液晶的纹理织构就突然消失,光轴与面垂直,变为均一的相,即胆甾相.这种均一的薄层具有如下特性:(i)干涉色胆甾相液晶薄层在白光照射时,呈现如孔雀羽毛般的美丽色彩,这是由于它选择反射某些波长的光所产生的现象.至于反射那一波长,则取决于物质、温度、入射角和反射角.一般说来,温度低时反射红色,温度高时反射蓝色,但有时与此相反.

胆甾相液晶薄层的干涉色很容易受温度、机械切力、电场、有机蒸汽的吸着等因素而发生敏锐的变化.据胆甾相液晶结构的理论,这是因为这些因素引起了螺距的变化,说明这种液晶分子层之间的吸力相当弱.这种特性早在60多年前就已被发现,目前已广泛应用于液晶温度计和各种具有温度变化的显示装置上.=P•nP：螺距。n：平均折射率。：反射波长。1.6向列相液晶向列相液晶比近晶相液晶的粘度低,而且同一液晶物质若具有向列相和近晶相时,向列相必定靠近高温这一侧.在玻璃片之间夹着液晶加热至各向同性液体,再逐渐冷却下去,直至向列相液晶从各向同性的液体中析出,析出的向列相液晶为球形液滴,而不象近晶相液晶那样形成棍棒.1929年左彻(Zocher)等人发现向列相液晶的液滴具有一种光学球晶那样的结构.向列相液晶具有双折射现象本身说明分子具有某种排列方向,但与近晶相液晶相比,则有序性较低,所以可以推断为近似于各向同性液体的结构.

向列相液晶结构模式除了分子长轴同一方向排列外,完全无序.用偏光显微镜观察夹在玻璃片之间的向列相液晶,能见到这种液晶特有的纤维状纹理结构.向列相液晶的分子排列模式向列相的纹理结构莱曼首先发现磁场会引起向列相液晶分子排列方向的变化。玻色（Bose）最早用纯样品进行了实验，他把厚度为0.5—4毫米的对-氧化偶氮苯甲醚薄层放在玻璃片上，然后放入电磁铁的磁极中间，使磁力线垂直通过样品薄层，在磁极开个孔，透过照射光来观察磁场对液晶样品的效应。当磁场强度达到数千高斯时，发现浑浊的液晶立即变为透明，若去掉磁场，则又很快回到浑浊状态。莫吉恩认为：这现象说明光轴与磁力线方向平行排列。向列相液晶具有电场效应，主要分为两个效应：其一，分子水平的微观现象。主要观测介电特性，实验发现，当加上电场后，由于向列相液晶分子偶极矩与分子长轴大致上平行和垂直两种情况，其介电常数的频率响应也就各不相同，这是因为偶极子在电场内显示定向排列的变化所引起的。其二，电场效应在宏观现象方面的反映。弗里德耳指出，加上电场后，在偏光显微镜下所观察到的向列相液晶丝状纹理织构增强。1962年苏联的卡普斯廷（Kapustin)、1963年美国的威廉斯（Williams)发现：

在向列相液晶薄膜上加电压后，原有的“纤维状织构”中出现另一种“织构”，成为一种分区域的织构模式。1.7近晶相液晶(Sm)

夫里德耳曾做过这样的实验:把近晶相液晶夹在载玻片与盖玻片之间,制成薄层,将其加热成为各向同性的液体,然后边逐渐冷却边用偏光显微镜观察.结果发现在接近相变温度时,有长形的液晶析出,处于从各向同性液体到液晶的阈值温度时,则可观察到圆柱状的颗粒,称之为棍棒状颗粒.

形成这样的析出物,可能是由于液晶粒子本身具有各向异性所致,一旦全部成为液晶时,棍棒状颗粒就很快融合,视野中显现出近晶相液晶所特有的“纹理结构”,时而为多角形,时而为羽毛状.在近晶相中分子分层排列，根据层内分子排列的不同，又可分为近晶A相、近晶B相、近晶C相、近晶E相…...固相→SmF→SmB→SmC→SmA→N→液相图（一）所示为近晶相液晶的层状结构。即各层中的分子有一定的排列方向，位置则完全无序（主要指近晶相A和C），分子的长轴与层面垂直或倾斜。分子在二维空间的平面内可以滑动，但在垂直方向基本上不能超出层。近晶相液晶所特有的显微纹理织构，也是这种分子层所形成的，可能是由于其中一部分分子牢牢附着于玻片表面时，以附着点为中心形成了曲面，当这种曲面在液晶内大量形成时，就产生了二次曲面群集合的纹理织构模式。。·图(一)近晶A相液晶的分子排列模式图(二)近晶C相液晶的分子排列模式近晶B相1.8柱相液晶(Col)盘状分子形成柱相两性分子形成柱相粘度高马塞克纹理结构1.9溶致液晶相性质形成条件：两性分子+溶剂+温度液晶相类型：层相，柱相，立方相。层相柱相立方相思考题：1。液晶分子以分子形状分类大致可分为哪些类型？2。为什么胆甾型液晶随着温度的变化有色彩变化的现象？3。液晶相对于晶体和液体来说有哪些特点？什么是液晶的