液晶材料ppt课件.ppt

液晶材料液晶就是液态晶体，它具有与晶体一样的各向异性，同时又具有液体的流动性。液晶广泛应用于电子显示器件以及非线性光学方面，对于分子量较小的液晶材料，人们已经研究的较多，通常称为单体液晶，以区别于迅速发展的高分子液晶材料。高分子液晶材料尽管和单体液晶有着密切的关系，但在性质和应用方面还是有较大的差别:高分子液晶和单体液晶都具有同样的刚性分子结构和晶相结构，但小分子单体液晶在外力作用下可以自由旋转，而高分子液晶要受到相连接的聚合物骨架的约束。由于聚合物链的作用使高分子液晶具有更为出色的性质，如主链型高分子液晶具有超强的机械性能，梳状高分子液晶在电子和光电子器件方面的应用都十分令人瞩目。液晶在分子排列形式上类似晶体呈有序排列，同时液晶又具有一定的流动性类似于各相同性的液体。将这类液晶分子连接成大分子或将液晶分子连接到大分子的骨架之上，使之继续保持液晶特性就形成了高分子液晶。液晶按照分子链的长短可以分为:单体型液晶聚合物型液晶按照液晶的分子排列形式来分类可分为:近晶型液晶、向列型液晶胆甾型液晶根据液晶的分子特征来分类则可以分为:纵向型、垂直型、星形、盘型、梳形以及混合型等等。近晶型液晶在结构上最接近固体晶相结构，分子排列成层，层内分子长轴互相平行，但分子重心在层内无序，分子长轴与层面垂直或倾斜排列，分子可在层内前后、左右滑动，但不能在上下层间移动。由于分子运动相当缓慢，近晶型中间相非常粘滞，通常用符号S表示，是二维有序的排列，在粘度性质上仍然存在着各向异性。根据晶型的差别还可以分为Sa、Sb、Sc直至Si共十一类。Sa型液晶分子中刚性部分的长轴垂直于层面与晶体的长轴平行，平面内分子的分布无序，层的厚度一般小于计算得到的分子长度。Sb型分子刚性部分的重心在层内有序排列，呈六角型排列，具有一定的三维有序性。Sc型分子刚性部分的长轴与层面没有垂直关系，倾斜成一定角度，有些具有光学活性。Sd型液晶呈现立方对称性。Se型液晶与Sb型液晶相似，不同的是分子的刚性部分的重心成正交型排列而不是呈六边形。Sf从与层面垂直的方向看与Sb型液晶相同，不同的是分子的刚性部分呈单斜晶型不与层面垂直，而是朝六边形的一个边倾斜成一定角度。Sg型的分子刚性部分不与层面垂直，而是朝六边形的一个顶点倾斜成一定角度。Sh型液晶分子的刚性部分朝六边形的顶点方向倾斜一定角度，晶型与Sf类相同。Si型液晶分子的刚性部分朝六边形的顶点方向倾斜一定角度，其层内结构与Se型相同。向列型液晶结构中分子相互间间沿着长轴方向保持平行，但其重心位置是无序的，不能构成层片。因此向列型液晶是一维有序的排列，分子可以上下左右前后滑动，特别是沿着长轴方向相对运动而不影响晶相结构，具有更大的运动性，在外力作用下沿着长轴方向的运动非常容易，是三种液晶中流动性最好的一种液晶。胆甾型液晶是向列型液晶的一种特殊形式。其分子基本是扁平型的，依靠端基的相互作用彼此平行排列成层状结构，在每一个平面层内分子长轴平行排列和向列型液晶相象，层与层之间分子长轴逐渐偏转，形成螺旋状。分子的长轴取向在旋转360度后复员，两个取向度相同的最近层间距称为螺距。以上液晶分子的刚性部分均呈现长棒型，也有的液晶分子刚性部分呈盘型，多个盘型结构跌在一起，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的液晶。液晶分子通常是由刚性链段和柔性链段两部分组成，刚性部分多由芳香和脂肪型环状结构通过交联剂连接为长链分子，或者是将上述结构连接到高分子的骨架上实现高分子化。根据致晶单元与高分子的连接方式可以将液晶分为主链型和侧链型高分子液晶，侧链型高分子液晶又称梳状液晶。主链型液晶大多数为高强度、高模量的材料，侧链型液晶大多数为功能性材料。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。液晶类型高分子液晶与小分子液晶相比特殊性热台偏光显微镜法（POM法）观察形态推测结构用带有热台的偏光显微镜观察高分子液晶的各种织态结构，是常用的较为简便的方法。示差扫描量热计法（DSC法）热焓值DSC曲线可以反应晶态结构。将加热和冷却的两条DSC曲线对比，液晶的松弛时间较长，快速冷却时，仍保持原结构不变，而结晶在快速冷却时结构会消失。X射线衍射法空间结构参数，有序度X射线衍射法对液晶相态的研究主要集中在几种有序程度较高的液晶类型，如向列型液晶和近晶型液晶。核磁共振光谱法结构分析，取向性对于热致型液晶，核磁共振技术是非常有效的方法，溶致型液晶则应用较少。其他方法：介电松弛谱法极化弛豫，组成内部结构高分子液晶是分子按照特定规律排列的聚集态，这种有序排列方式可以通过介电松弛谱的形状得到反应。相容性判别法结构相似性将一个含有液晶结构的已知样品与未知样品混合，若混合物在组成范围内呈现为一种液晶，则可以判定未知样品也是液晶。光学双折射法折射率，