第08讲-液晶态与织态结构课件

液晶现象是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的现象。他发现，当该化合物被加热时，在145℃和179℃时有两个敏锐的“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。液晶的发现液晶现象是1888年奥地利植物学家莱尼茨尔

研究发现，处于145℃和179℃之间的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”。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，它既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性。液晶有小分子液晶和高分子液晶,液晶高分子具有高强度、高模量、高流动性研究发现，处于145℃和179℃之间的液体部2.4液晶态结构

LiquidCrystal液晶态是物质的一种存在形态,它具有晶体的光学各向异性,又具有液体的流动性质,又称之为介晶态2.4液晶态结构

LiquidCrystal液晶的化学结构与分类不论高分子还是小分子液晶，形成有序流体都必须具备一定条件，从结构上讲，称其为液晶基元液晶基元包括棒状(条状)、盘状或双亲性分子棒状(或条状)长径比大于4盘状轴比小于1/4双亲性分子有特殊的相互作用力液晶的化学结构与分类不论高分子还是小分子液晶，形成有序流体都MBBAC22oN47oI2.5nm0.5nm5CBC18oN36oI2nmMBBAC22oN47oI2.5nm0.5nm5CBOO-(CH2)2–CH3N=NCH3-(CH2)2-

OO-(CH2)2–CH3CNTailCoreTailCoreTail棒状液晶核OO-(CH2)2–CH3N=NCH3-(CH2)2-O-(CH2)2–CH3CH3-(CH2)2-

OCH3-(CH2)2-

OCH3-(CH2)2-

OO-(CH2)2–CH3O-(CH2)2–CH3CoreTail盘状液晶核O-(CH2)2–CH3CH3-(CH2)2-OCH描述液晶有序性——序参数S液晶分子具有沿某一方向的取向，这个方向一般称为指向矢n描述液晶有序性——序参数S液晶分子具有沿某一方向的取向，这个取向序(方向序)平动序(位置序)OrientationalTranslational有序(性)的类型：取向序(方向序)平动序(位置序两种有序状态：取向序与位置序NoneOrientationalTranslationalOrientational+两种有序状态：取向序与位置序None液晶的分类按液晶基元所在位置分：主链液晶侧链液晶主侧链液晶液晶的分类按液晶基元所在位置分：按液晶形成的条件分类溶致液晶：液晶物质溶于溶剂所得到的液晶核酸，蛋白质，芳族聚酰胺PBT,PPTA(Kevlar)和聚芳杂环PBZT,PBO热致液晶：液晶物质加热熔融形成的液晶共聚酯，聚芳酯Xydar,Vector,Rodrum按液晶形成的条件分类溶致液晶：按液晶核的排列分类棒状向列相N：只有方向序无位置序近晶A相SA：有位置序和方向序近晶C相SC：有位置序和方向序且既有层面的法向方向又有晶核的共分方向盘状向列相(DiscoticN)DN柱相按液晶核的排列分类棒状向列相(nematic)只有方向序，没有位置序向列相(nematic)只有方向序，没有位置序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。这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异近晶A相(smectic)有位置序和方向序，但在层内无序近晶A相(smectic)有位置序和方向序，但在层内无序近晶C相有位置序和方向序，但方向矢与位置矢有夹角近晶C相有位置序和方向序，但方向矢与位置矢有夹角盘状除了刚性部分均呈长棒型结构的液晶分子外，还有一类液晶是由刚性部分呈盘型的分子形成。在形成的液晶中多个盘型结构叠在一起，形成柱状结构。这些柱状结构再进行一定有序排列形成类似于近晶型液晶。这一类液晶通常记为D。

盘状除了刚性部分均呈长棒型结构的液晶分子外，还有一类液晶是由胆甾型：分子是长而扁平的。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3600后复原。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。胆甾型胆甾型液晶(Cholestericliquidcrystals，Ch)胆甾型：分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平行排列成层状2.4.4液晶的应用液晶原位增强聚合液晶显示LCD-Liquidcrystaldisplay液晶纺丝：在低牵伸倍数下获得高度取向、高性能纤维2.4.4液晶的应用液晶原位增强聚合1975年，Meyer等人从理论和实践上证明了手性近晶型液晶（Sc*型）具有铁电性。这一发现的现实意义是将高分子液晶的响应速度一下子由毫秒级提高到微秒级，基本上解决了高分子液晶作为图像显示材料的显示速度问题。液晶显示材料的发展有了一个突破性的进展。铁电性.ferroelectricity.某些非导电晶体或电介质自发产生电极化的性质，极化方向随外加电场的方向而改变。铁电性高分子液晶1975年，Meyer等人从理论和实践上证明高分子液晶信息贮存示意图向列型晶体完全透过没有信息记录局部温度升高各向同性不透光的固体信号被记录失去有序度信息贮存介质高分子液晶信息贮存示意图向列型晶体完全透过没有信息记录局部温照相机快门板

接插件耳机部件照相机快门板

接插件耳机部件在无外场(电、磁、剪切)作用情况下，液晶存在多个局部取向场。两个局部取向场的结合部称为旋错液晶在偏光显微镜下呈现SchlierenTexture，可观察到许多黑刷子，相当于球晶的Maltese十字。黑刷子的交汇点为液晶不同取向场的交汇处即旋错旋错在无外场(电、磁、剪切)作用情况下，液晶存在多个局部取向场。Bis(heptyloxyphenyl2,5-thiophenedicarboxylateBis(heptyloxyphenyl2,5-thioph2.5高分子合金的织态结构高分子合金又称多组分聚合物，在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物，不论组分是否以化学键相连接聚合物共混物(blend):PVC+CPE,PP+SBS,PP+EPPMetc.嵌段共聚物(blockcopolymer):SBS,SAN接枝共聚物(graftcopolymer):ABS互穿网络IPN–Interpenetra