Свойства и применение жидких кристаллов

VII СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ [c.54]

В последние годы жидкие кристаллы получили обширное применение в различных областях науки и техники. Оптические свойства жидких кристаллов очень сильно зависят от небольших изменений любых внешних условий. Эта их особенность используется в различных электрооптических устройствах, в устройствах для визуальных наблюдений за температурой в отдельных участках неизотермических систем, в спектроскопии. В частности, жидкие кристаллы используются при изготовлении электронных наручных часов, обеспечивающих точность Хода порядка нескольких секунд в год. Устройства для измерения температур с применением жидких кристаллов обеспечивают визуальное обнаружение разностей температур в малых участках среды (например, на коже человека) в 0,01—0,001 град. [c.245]

Такие системы называют жидкими кристаллами , они обладают очень интересными оптическими свойствами, благодаря которым находят себе широкое применение в современной технике (радиоэлектроника, медицинская техника и т. д.). [c.113]

Высокая чувствительность структуры жидких кристаллов к изменениям температуры и внешним полям, влияние структурных перестроек на оптические, электрические и другие свойства обусловили широкое применение жидких кристаллов в различных областях современной техники. [c.201]

В настоящей главе описывается несколько рядов смектических ЖК полимеров С -типа и обсуждаются сегнетоэлектрические свойства и потенциальные возможности применения этих новых материалов. Поскольку существует достаточно явная корреляция между свойствами низкомолекулярных жидких кристаллов и ЖК полимеров, вначале после краткого общего рассмотрения излагаются некоторые данные о структуре и свойст- [c.177]

Электрические свойства. Забегая вперед, скажем, что большинство применений жидких кристаллов связано с управлением их свойствами путем приложения к ним электрических воздействий. Податливость и мягкость жидких кристаллов по отношению к внешним воздействиям делают их исключительно перспективными материалами для применения в устройствах микроэлектроники, для которых характерны небольшие электрические напряжения, малые потребляемые мощности и малые габариты. Поэтому для обеспечения оптимального режима функционирования ЖК элемента в каком-либо устройстве важно хорошо изучить электрические характеристики жидких кристаллов. [c.30]

Время отклика — это основное свойство, определяющее практическое применение жидких кристаллов в различных устройствах. Оно представляет собой не что иное, как время, необходимое для смены ориентации, т. е. для перехода из состояния включения в выключенное состояние. К сожалению, при определении времен переключения различными исследовательскими группами имеются разночтения. Три основных типа ячеек показаны на рис. 11.1. За время отклика для TN-ячейки мы обычно принимаем время, за которое происходит рост пропускания с 10 до 90% при включении и его падение с 90 до 10% лри выключении (рис. 11.3). Для ячейки Фредерикса интенсивность света, проходящего через скрещенные поляроиды, определяют из уравнения. [c.404]

В настоящее время вязкость является свойством, лимитирующим дальнейшее расширение области применения устройств отображения информации на жидких кристаллах. Одним из возможных путей понижения вязкости является использование смесей, содержащих компоненты с низкой вязкостью, в том числе и немезоморфные. [c.239]

Вследствие низкой энергии связи между ориентированными молекулами жидкие кристаллы легко изменяют свою структуру под действием электрических и магнитных полей, света, давления, температуры. Время отклика на внешнее воздействие может составлять 1 10- с. Благодаря таким свойствам жидкие кристаллы нашли широкое применение в индикаторных устройствах электронных часов и микрокалькуляторов, дисплеях и телевизионных экранах. Обнаружено каталитическое действие жидкокристаллической среды — ориентация молекул в структуре [c.166]

В настоящее время решеточные модели представляют ценность главным образом для исследования сложных систем, которые пока мало поддаются строгим методам. В частности, это касается полимерных систем, ассоциированных жидкостей, подобных воде, жидких кристаллов. Наиболее полезными оказываются решеточные модели в применении не к чистым жидкостям, а к растворам. Эти модели представляют очень удобную основу при разработке полуэмпирических уравнений для практических расчетов термодинамических свойств. [c.208]

Исследование влияния немезоморфных растворенных веществ на оптические свойства жидких кристаллов в настоящее время ограничивается нематиками и холестериками. Наиболее интересные результаты были получены при исследовании оптически активных жидкокристаллических растворов немезоморфных соединений, полученных введением хираль-ного немезогена в нематик или оптически неактивного немезогена в холестерик. Такие растворы благодаря своим уникальным оптическим свойствам нашли практическое применение, поэтому им будет уделено основное внимание в этом разделе. [c.242]

Микроэлектроника давно уже испытывала острую нужду в недорогих и экономичных цифровых и буквенных индикаторах. Оказалось, что тонкий слой жидкого кристалла, помещенный в соответствующую плоскую ячейку с прозрачными электродами, обеспечивает успешное решение этой задачи. С этого момента начинается второе рождение жидких кристаллов, бурное развитие исследований их физических свойств и применение в оптике, электронике и приборостроении. Наступил инженерно-физический период изучения жидких кристаллов. [c.6]

В гл. 8 и 9 анализируется влияние на поведение динамических систем со стороны цветного шума, т. е. таких флуктуаций в свойствах окружающей среды, которые обладают конечным временем корреляции, сравнимым с характерными собственными временами динамической системы. Здесь вновь подробно и в доступной форме обсуждаются детали математического аппарата, приспособленного для исследования этих вопросов. После математического обсуждения авторы приводят примеры применения изложенных методов к решению различных важных в практическом отношении задач. Среди них можно отметить изучение неустойчивостей в нематических жидких кристаллах, анализ моделей генетической динамики биологических сообществ, а также подробное исследование воздействия электрических шу MOB на проводимость биологических мембран [c.6]

Свойства углеводородных цепей в щеточных сорбентах сравнивают со свойствами жидких кристаллов [447]. Предполагается, что удерживание определяется закономерностями растворения в жидких кристаллах. Однако конформационная подвижность этих цепей при применении полярных элюентов приводит к неправильному их переплетению и изменению толщины слоя. [c.216]

Существенное значение имеют эффекты наложения на жидкокристаллические системы внепших полей магнитных и электрических. Поведение низкомолекулярных жидких кристаллов в присутствии полей вызывает исключительно большой интерес в связи с возможностью использования таких систем в качестве цифровых электронных табло (дисплеев). Под влиянием электрического поля происходят процессы переориентации, в результате которых наблюдается резкое изменение оптических свойств жидких кристаллов, что и позволяет построить на этом принципе быстродействующие световые табло с очень малым расходом энергии. Что касается полимерных жидких кристаллов, то, хотя области практического применения процессов ориентационного перестроения в электромагнитных полях четко не определены, анализ взаимодействия с полями различной природы позволяет судить об их структуре. [c.25]

Многие вещества в жидкокристаллическом состоянии обладают ценными электрооптическими свойствами. Особое значение имеет то, что эти свойства резко изменяются в зависимости от температуры, длины волны, под действием внешних полей и т. п. Не вызывает сомнений тот факт, что многие из свойств жидких кристаллов имеют практический интерес и некоторые уже нашли свое применение. Приведем ряд примеров. [c.109]

Сравнительно недавно — около 20 лет назад — пришло осознание ТОГО факта, что полимеры могут проявлять жидкокристаллические свойства. Но уже сегодня такие полимеры вызывают огромный интерес теоретиков и экспериментаторов не только потому, что их изучение позволяет более глубоко понять процессы упорядочения как в полимерах, так и в жидких кристаллах, но также из-за возможностей их практического применения. Действительно, необыкновенная активность, проявляемая при поиске возможных областей практического применения ЖК полимеров, очевидно является следствием того мощного технологического импульса, который дали низкомолекулярные жидкие кристаллы в области создания электрооптических индикаторов. Естественно, что большинство исследований в области ЖК полимеров в последние годы тесно связано с проблемами материаловедения и поиском полимеров с молекулярной структурой, обеспечивающей наилучшую комбинацию свойств анизотропной жидкости, что характерно для жидких кристаллов, и специфических свойств макромолекул. [c.143]

Таким образом, за небольшим исключением, имеется очень мало примеров, когда уникальная комбинация свойств, присущая полимерным жидким кристаллам, используется полностью. К достойным упоминания исключениям относятся некоторые, но не все варианты стираемой оптической памяти, особенно в голографии [56—60], многообещающие эксперименты в нелинейной оптике (гл. 12) и новый класс материалов — ЖК эластомеры (гл. 10), не имеющие аналогов среди низкомолекулярных жидких кристаллов. Что касается стираемой (не голо-графической) оптической памяти, то в данном случае необходим стратегический подход к разработке и созданию приборов с использованием имеющихся в настоящее время ЖК полимерных материалов. В последующих разделах делается попытка определить те области применения, в которых полностью проявляются как полимерные, так и ЖК свойства этих сред. [c.484]

Жидкие кристаллы — это агрегатное состояние вещества, промежуточное между кристаллическим твердым телом и аморфной жидкостью. Для жидких кристаллов характерно то, что они обладают чрезвычайно подвижной структурой, изменяющейся под воздействием сравнительно слабых внешних факторов, и это ведет к изменению макроскопических физических свойств образца. Следовательно, жидкие кристаллы — материалы с легко управляемыми свойствами, и в последние годы они нашли практическое применение в самых современных областях науки и техники, Большой интерес ученых к этому состоянию вещества обусловлен также важностью жидкокристаллических структур в молекулярной биологии и тем, что они дают богатую информацию для развития и совершенствования теории конденсированных сред. За последнее десятилетие по проблеме жидких кристаллов проведены 14 международных и региональных конференций, 4 всесоюзных конференции и одна школа. В Советском Союзе опубликован ряд монографий по жидким кристаллам, посвященных экспериментальным исследованиям [1, 3—5], вышли книги теоретического характера [2,6] в переводе на русский язык. [c.5]

Шаг холестерической спирали I имеет порядок длины волны видимого света и зависит от температуры. Кроме того, соответствующие мезофазы способны селективно отражать свет с длиной волны л/, где п - средний коэффициент преломления. Поэтому цвет холестерического материала зависит от температуры, что широко используется при создании термоиндикаторов. Жидкие кристаллы способны претерпевать структурные превращения под действием электрического и магнитного полей. В основе так называемых полевых электро- и магнитооптических эффектов, нашедших практическое применение, лежит переориентация директора Ь, т. е. оптической оси определенного объема жидкого кристалла под действием поля. Непосредственной причиной ориентации является анизотропия электрических и магнитных свойств среды. Переориентация вызывает упругие деформации жидкого кристалла, которые ей препятствуют. Поэтому переориентация наступает при определенных значениях напряженности электрического и магнитного полей, которые зависят от анизотропии диэлектрической проницаемости Де и диамагнитной восприимчивости Д%. [c.139]

Для детального ознакомления со свойствами й применением жид ких кристаллов может быть рекомендована следующая литература общие сведения [1—6] о жидких кристаллах в качестве растворителей [6—8, 9 (перечень 15 жидких кристаллов, используемых в качестве растворителей для ЯМР, а также указание соединений, исследованных этим методом, с соответствующей библиографией), 10, 11, 12 (стр. 191 и 4017 — электронные спектры стр. 772 и 4017 — ИК-спектры), 13, 14] разное 15 (прекрасная статья об использовании жидких кристаллов для хранения информации, для считывающих устройств и т. д.), 16, 17, 18 (использование для ГЖХ), 19 (использование для исследований ЯМР), 20, 21]. [c.60]

Чилая Г. С. Физические свойства и применение жидких кристаллов с индуцированной спиральной структурой. — Тбилиси Мецниереба, 1985, 87 с. [c.368]

В книге известных специалистов увлекательно и популярно рассказывается об удивительном мире жидких кристаллов, раскрывших перед учеными свои тайны лишь в последние годы. Читатель узнает об основных свойствах и принципах строения этих веществ, в том числе об электрооптическом эффекте, объясняющем устройство современных электронных часов. Тех, кто хочет узнать о тонкопленочных тепловизорах, заинтересуют холестерические жидкие кристаллы с необычайно чувствительной к темпрратуре цветовой гаммой. Станет ясно, как пишут лазерным лучом и почему возможен плоский телевизор. И eme о многих применениях жидких кристаллов узнает читатель. [c.2]

Здесь уместно заострить внимание читателя на временных характеристиках электрооптических эффектов в жидких кристаллах. Такими характеристиками являются время влючения ячейки, т. е. время, за которое происходит изменение ее оптических свойств при подаче напряжения, и время выключения ячейки, т. е. время, за которое ячейка восстанавливает свои исходные оптические свойства после снятия напряжения. Характерное значение времени включения электрооптических эффектов в нематиках составляет порядка 10 мс (10 с), ее время выключения оказывается в 10, а иногда ив 100 раз больше. Применяя специальные приемы, время включения удается уменьшить до десятка микросекунд (10 5-> — -Ю с), а время выключения до миллисекунды. Приведенные значения времен включения характеризуют быстродействие жидкокристаллических устройств и дают представления об ограничениях применения жидких кристаллов с использованием рассмотренных электрооптических эффектов в быстродействующих устройствах. Что касается медленных процессов, то приведенные выше значения времен выключения не накладывают принципиального ограничения на продолжительность времени нахождения ячейки в измененном состоянии после выключения сигнала. Дело в том, что при необходимости могут быть использованы электрооптические эффекты с памятью, о которых говорилось выше, а в этом случае ячейка может находиться в измененном состоянии после выключения управляющего сигнала неограниченно долго. [c.94]

За последние примерно десять лет, благодаря применению методов оптической и электронной микроскопии высокого разрешения, были достигнуты определенные успехи в изучении механизма процессов кокеообразования при низкотемпературной карбонизации различ-. , ах пеков. Исследованиями Брукса и Тейлора [39-42], предложившими гипотезу процесса кокеообразования через мезофазные превращения коксуемого сырья, а также других авторов [43-54] было показано, что начальной стадией формирования микроструктуры коксов является образование частиц мезофазы - слоистых жидких кристаллов, состоящих из ароматических макромолекул и обладающих анизотропией свойств. Считается, что первые сферы мезофазы размерами 0,I мк появляются в зависимости ог типа коксуемого сырья при температурах 360-520°С. За счет слияния соприкасающихся сфер происходит укрупнение частиц. Скорость образования таких частиц определяется продолжительностью и температурой обработки, а также вязкостью изотропной массы. Процесс укрупнения сфер и образования мезофаз-ной матрицы сопровождается деформациями, приводящими к изменению формы частиц мезофазы. Деформированные частицы мезофазы в дальнейшем образуют жесткий коксовый каркас, состоящий из графитоподобных слоев. В зтой стадии пластичность материала и подвижность Шхромолекул резко снижаются, что в условиях продолжающихся химических превращений, сопровождающихся выходом летучих и усадками, приводит к образованию микротрещин и пор. Воздействием на процесс формирования мезофазы можно получить коксы волокнистой (игольчатой), тонкой-мозаичной (точечной), сферолитовой и грубой мозаичной текстур, существенно различающихся физико-химическими, т.е. эксплуатационными свойствами [55-59]. [c.9]

Наиболее важные практические приложения жидких кристаллов основаны на их электрооптических свойствах. Жидкие кристаллы широко используются в электронных часах, калькуляторах, телевизорах в качестве индикаторов и табло для отображения информации и др. В комбинации с фоточу вствительными полупроводниковы 1и слоями жидкие кристаллы применяются в качестве усилителей, преобразователей изображений, устройств оптической обработки информации. В последние годы все более широкое применение находят жидкокристаллические ко шозиты в сочетании с полимерами. [c.50]

Применение ЖКК с нематиками связано в основном с электрооптиче-скилш свойствами жидких кристаллов - способностью изменять пропускание света под действием электрического поля. ЖКК с нематиками являются перспективными материала.ми для построения различных устройств отображения информации (просветных и отраженных дисплеев), создания проекционных систем, разработки систем управления световыми потоками (ослабиге- ти, модуляторы, ограничители мощности, дефлекторы и др.). [c.154]

В заключение обратим внимание на отсутствие модели жидкокристаллических растворов, способной хотя бы качественно описывать не только равновесие нематика-изотропная жидкость, но и другие свойства этих систем. Отметим, что трудности создания такой модели заключаются не только в выборе подходящей формы молекул жидкого кристалла и немезогена, а также межмолекулярного потенциала [4, с. 239 6], но и в том, каким образом располагаются компоненты в анизотропном растворе и какие взаимодействия,, помимо дисперсионных сил и сил отталкивания, следует при этом учитьгеать. Разработка такой модели позволила бы не только обьяснить имеющиеся неясности в поведении жидкокристаллических растворов, но и расширить возможности их практического применения в различных областях. [c.251]

Сразу же после открытия жидких кристаллов их свойствами заинтересовались химики и физики, и к 30-м годам нашего века было выяснено, какие типы жидких кристаллов встречаются в природе, какими особенностями химического строения они отличаются и какими оптическими свойствами обладают. Этот физико-химический период изучения жидких кристаллов подытожили монографии Форландера [1] и Грея [2]. В те годы жидкие кристаллы казались бесперспективными для практического применения и поэтому ими продолжали заниматься лишь редкие энтузиасты. [c.6]

Монография составлена нз оригинальных обзоров, посвященных важнейшим теоретическим и прикладным вопросам химии жидких кристаллов. Рассматриваются методы анализа и измерения основных физических параметров, фазовые равновесия в с1месях жидких кристаллов связь свойств жидкокристаллических соединений со структурой механизм генерации электрооптических эффектов в тонких слоях лсидкокристаллических материалов и связанные с этим электрохимические явления роль жидких кристаллов в биологии современные и перспективные области применения устройств с использованием жидких кристаллов. В приложении приводятся физические константы недавно синтезированных жидкокристаллических соединений. [c.2]

Обладая целым рядом уникальных свойств, хиральные нематогены могут найти и уже находят практическое применение. Так же, как и производные холестерина, они могут использоваться в термоиндикаторах, ибо с изменением температуры они меняют шаг спирали, что вызывает изменение длины волны селективно отражаемого света. Среди хиральных жидких кристаллов, образующих смектическую фазу С, найдены соединения, обладающие свойствами сегнетоэлектриков [54, 55]. [c.32]

Приводится краткий с)бзор применений Я.МР, ЭПР и измерений магнитной релаксации как для исследования динамики и ориентации самих жидкокристаллических фаз, так и для исследования анизотропных свойств растворенных в нил молекул. Рассмотрены основные проблемы экспериментальной методики ЯМР в жидких кристаллах, дан краткий обзор около 80 экспериментальных работ по магнитному резонансу в ориентированных фазах. [c.216]

Пути современного развития жидкокристаллических неполимерных систем существенно отличаются от путей, по которым идет изучение полимеров. Это связано, в частности, с большой инерционностью макромолекул, т. е. их малой чувствительностью к быстрым изменениям электромагнитного поля, что на первый взгляд исключает использование в традиционных областях низкомолекулярных жидких кристаллов. Однако и здесь полимерные жидкие кристаллы могут найти применение, скажем, в качестве табло с памятью , и тогда полностью будет использована их способность сохранить анизотропию свойств в гораздо более широком интервале температур, чем в случае низкомолекулярных аналогов. По-видимому, это дело будущего, а в данный момент большие возможности, заложенные в самоупорядочении макромолекул и способствующие получению материалов с особыми механическими характеристиками, определяют перспективы развития мезоморфных полимерных систем. [c.220]

Следует отметить, что не менее важным, чем получение застеклованных кристаллов, является разработка способов их использавания. Подвижность структуры, быстрое изменение ее нод действием, внешних полей — од Н1Э из наиболее ценных свойств жидких кристаллов. Однако больщинство веществ, дающих жидкие кристаллы могут находиться в жидкокристаллическом состоянии лишь при слишком высоких температурах порядка 80° и выше. Это значит, что в устройствах, где жидкие кристаллы могут найти применение, должны быть термостаты. Правда, уже и сейчас известны вещества, которые находятся в жидкокристаллическом состоянии при сравнительно низкой температуре. Например, 2,4-нонадиеноиая кислота существует в виде нематических [c.111]

К началу 40-х годов относятся также первые работы В. Н. Цветкова и его сотрудников в области физико-химии полимеро(в, которые явились логическим продолжением его более ранних работ, посвященных исследованию свойств мезоморфных жидкостей или жидких кристаллов. Основное направление работ В. Н. Цветкова и его сотрудников в области физико-химии полимеров заключается в исследовании растворов полимеров с целью получения информации о структуре и конформации растворенных макромолекул. Эти исследования, результаты которых обобщены в ряде обзоров и монографий [21—27], проводились с использованием методов, теория и практика применения которых в значительной мере были разработаны В. Н. Цветковым. Сюда относятся такие методы, как двойное лучепреломление в потоке, поляри-зационно-интерферометрические методы исследования диффузхгп и седиментации, светорассеяние, двойное лучепреломление растворов под действием механических, электрических и магнитных полей, а также фотоупругость полимерных пленок и гелей. Многие из методов, разработанных в лаборатории В. Н. Цветкова, были внедрены в практику работ ряда исследовательских институтов Советского Союза. [c.319]

Очевидно, что запоминающие среды на основе низкомолекулярных жидких кристаллов серьезно конкурируют с ЖК полимерами. Низкомолекулярные жидкие кристаллы имеют аналогичные функциональные возможности и очень интенсивно исследуются недавно фирма Greyhawk Systems In . выпустила в продажу образцы этих материалов [15, 147, 148]. Хотя теперь уже достаточно ясно, что применение ЖК полимеров предоставляет значительно большие возможности по сравнению с низкомолекулярными жидкими кристаллами в плане регулирования фазового поведения, окраски и некоторых других свойств, тем не менее, вероятно, именно механические свойства ЖК полимеров предопределяют их основные ценные качества. В принципе это приводит к пленочному варианту использования ЖК полимеров, которые дополняют уже существующие и хорошо зарекомендовавшие себя низкомолекулярные жидкие кристаллы для проекционных дисплеев большой площади. Используемые в виде пленки ЖК полимеры обладают большей функциональностью и прекрасными возможностями для стабильного хранения информации в обычных условиях", чего нельзя сказать, например, о фотохромных записывающих пленках. [c.497]

Дефекты смектика замечательны тем, что они закр ляют испорченную кристаллическую решетку, т мешают жидкому кристаллу вернуться в прежнее и альное (без дефектов) состояние. Дефекты так сил1 переплетаются, перепутываются между собой, что специальной обработки смектика невозможно распут такой клубок. В этом случ-ае говорят, что гармош оптических осей запоминается жидким кристалл Такая оптическая память может быть очень долго измеряться годами. Стереть дефекты с лица смект можно, например, нагрев вещество так сильно, чтобы с стало нематиком, а затем охладить вещество, вн( превратив его в смектик, По.мочь в этом может сильное электрическое поле. Именно эти свойства см тиков обеспечили им применение в технике, о I мы еще расскажем. [c.160]

Особо выделим полимерные жидкие кристаллы. Действительно, заманчиво получить в руки материал, имеющий одновременно свойства полимера и нематика (холестерика, смектика,...). Здесь достигнуты немалые успехи. Но еще предстоит досконально изучить свойства жидкокристаллических полимеров, найти наиболее важные области их применения. Например, не может ли тончайшая пленка такого полимера стать почти сегнето-электриком, т. е. быть достаточно прочной и чутко реагировать на малейшие изменения электрического поля и различных деформаций Такие пленки нужны для нового поколения электрооптических устройств, индикаторов ультразвукового излучения. Остается также насущным совершенствование технологии производствг [c.204]