Домены нематические

Экспериментально установлено [2-11], что возникновение мезоморфной фазы связано вначале с образованием упорядоченных доменов в изотропном нематическом сплаве и последующим образованием агрегатов из этих доменов под действием сил Ван-дер-Ваальса. [c.41]

Если обозначить направление действия растягивающих образец сил через г, то в качестве меры ориентации полимерных цепей можно выбрать величину соз б (здесь 0 —угол между направлением г и направлением ориентации сегментов). Когда все сегменты цепи ориентированы в одном направлении, то соз 0 = 1. Полностью ориентированный аморфный полимер можно рассматривать как один макроскопический нематический домен. [c.189]

При наблюдении в поляризованном свете обнаружено появление. цилиндрических вихрей (чередующихся полос) для суспензий парафина с ПАВ в однородном электрическом поле. Эта с1т)уктура подобна доменам Вильямса-Капустина, образующихся в нематических жидких кристаллах. [c.119]

Синтетич. а,Ь-полипептиды образуют др. жидкокристаллич. С.— холестерическую, представляющую собой спиральное расположение плоских нематических доменов с углом ф между направлениями ориентаций макромолекул в соседних доменах. Такая С. проявляет высокую оптическую активность. Магнитное поло может вызвать переход холестерической С. в нематическую. Время структурной релаксации обратного перехода довольно велико — порядка нескольких часов. [c.277]

Рис. 8.3. Тип структур, наблюдаемых в режиме доменов Вильямса в нематическом слое, заключенном между двумя параллельными пластинами Л и В и подверженном действию переменного напряжения (приложенного между А и В).

Ориентация анизотропных доменов при образовании анизотропных стекол была успешно достигнута при полимеризации нематического мономера в магнитном поле [22, 52]. Исследование теплового расширения таких стекол свидетельствует о высокой анизотропии теплового расширения, которое в ориентированном смектическом полимерном стекле проявляется таким же образом, как и расширение ориентированных низкомолекулярных соединений в соответствующих смектических фазах. Изучение механических и вязкоупругих свойств таких полимеров и их морфологии затруднено их высокой вязкостью, высокой температурой стеклования и плохой растворимостью. Тем не менее результаты изучения электрооптических свойств растворов этих полимеров при различна [c.149]

Другой случай образования доменов в отсутствие электромагнитных полей описан в работе [127]. При растяжении пленки смектического С жидкого кристалла со свободными поверхностями при температурах, близких к переходу в нематическое состояние, в ней также генерируется доменная структура. Полагают, что в этом случае возникновение доменов происходит вследствие асимметрии межфазного натяжения на границе жидкий кристалл — воздух, вызывающей асимметричное распределение молекулярной ориентации вблизи этой поверхности. Теоретический анализ по Франку и здесь приво- [c.190]

Наиболее распространенной количественной характеристикой ориентации является величина os 6, где 0 — угол между осью данного участка макромолекулы и осью ориентации образца. Используется также фактор ориентации F = (3 os 0—1)/2. Для изотропного образца os 0 = 7з и F = 0. Когда все сегменты цепи ориентированы в одном направлении, os 0 = l и F=l. Полностью ориентированный аморфный полимер можно рассматривать, таким образом, как один макроскопический нематический домен, обладающий совершенным одномерным ориентационным порядком. [c.11]

Как уже указывалось выше, Флори называл упорядоченную фазу с параллельной укладкой цепей кристаллической и рассматривал процесс кристаллизации состоящим из двух этапов кооперативный переход в состояние параллельной упорядоченности без изменения межмолекулярного взаимодействия увеличение межмолекуляр-иого взаимодействия вследствие лучшей упаковки цепей в параллельном состоянии. Однако такая фаза определяется как жидкокристаллическая фаза нематического типа и характеризуется наличием анизотропии вследствие появления локального (внутри доменов) одномерного ориентационного порядка при отсутствии координационного порядка в расположении центров тяжести молекул. Для некристаллизующихся полимеров на этом заканчивается переход в анизотропную фазу. В случае кристаллизующихся полимеров межмолекулярные взаимодействия должны привести (на втором этапе) к образованию трехмерной упорядоченной кристаллической фазы, т. е. помимо одноосной ориентации в расположе- [c.21]

Разумеется, т пропорционально молекулярной массе или степени полимеризации. С увеличением фз (сверх ф ) изотропная фаза постепенно будет исчезать и весь раствор перейдет в жидкокристаллическое состояние с доменной структурой границы между доменами (внутри которых все, макромолекулы ориентированы одинаково) образованы так называемыми дисинклинациями, играющими ту же роль, что и дислокации в обычных реальных кристаллах. В сильном магнитном или электрическом поле границы между доменами могут быть ликвидированы, с превращением раствора в нематические монокристалл [22]. [c.38]

Все жесткоцепные полимеры в отсутствие кинетических помех неминуемо образуют термодинамически стабильную организованную фазу нематического типа при некоторой концентрации ф, тем большей, чем больше /о. Но это продолжается лишь до /о порядка 0,63, чему соответствует ф 1. fo 0,63 — это граница между жестко-и гибкоцепными линейными полимерами. При /о > 0,63 макромолекулы уже ни при каких условиях не могут самопроизвольйо уложиться параллельно термодинамическая причина этого ясна из рис. 1.10 (левая часть). Это исчерпывает вопрос о возможности самопроизвольного появления в гибкоцепных полимерных системах тёрмодинамически устойчивых и морфологически вероятных структур типа пачек из многих макромолекул с развернутыми цепями. Напротив, в жесткоцепных полимерах появление устойчивых нематических доменов неизбежно только домены эти размерами и числом входящих в них макромолекул во много раз превосходят пачки Каргина — Китайгородского — Слонимского [19, с. 45]. [c.39]

Иная теория деформационно-прочностных свойств ориентированных твердых полимеров была предложена американским ученым Сяо . Модель, которая рассматривается в теории Сяо, состоит из системы произвольно ориентированных линейных элементов (рис. VI. 20), которые представляют собой либо отрезки молекулярных цепей, либо цилиндрические области (домены) с определенным числом параллельных макромолекул внутри каждой области. Это может быть либо аморфный стеклообразный полимер, либо кристаллический полимер, кристаллизация которого задержалась на уровне нематической микрофазы, представленной разрозненными цилиндрическими доменами. Каждый линейный [c.213]

Рис. VI. 22. Схема исчезновения доменной жидкокристаллической структуры при воздействии на нематическую фазу механическим полем (то же в магнитном поле, см. гл. VIII).

Чтобы произошло слияние доменов, приводящее, по существу, к образованию нематического монокристалла, нужно создать весьма умеренное механическое поле, характеризуемое неким градиентом скорости Y- В существующих гехнологических способах этот градиент реализуется либо посредством небольшой (примерно в полтора раза) вытяжки, либр путем пропускания раствора через коническую область перед капилляром фильеры. Заметим, что аналогичный жидкий монокристалл можно получить и в магнитном поле (гл. Vni, см. [22]), но для получения волокон или пленок такой прием невыгоден. [c.218]

Выще критической концентрации образования нематической фазы электрическое поле должно ликвидировать доменную структуру,. превратив систему в нематический монокристалл , подобный изображенному на рис. VI. 22 аналогичный эффект будет описан в гл. VIII для -нематической системы, помещенной в сильное магнитное поле. [c.265]

Как и большинство полимеров, ПБА диамагнитен, и поэтому при субкритических концентрациях магнитные поля напряженностью в 8-10 А/м и выше не могут повлиять на их ориентацию. Другое дело — домены. Хотя они и малы, но каждый содержит 10 —10 одинаково ориентированных стержневидных частиц. Поэтому домены можно рассматривать уже как парамагнитные сверхчастицы с достаточно большим магнитным моментом для того, чтобы повернуться в магнитном поле ЯМР спектрометра. Подобный поворот каждого домена магнитным моментом в направлении поля приводит к тому, что исчезают границы между доменами, и весь раствор превращается в своего рода нематический монокристалл. Регистрируя спектры ЯМР в ходе этой структурной перестройки, удается проследить практически за всеми ее деталями. [c.279]

Статистическое кодирование неоднозначно и реализация его сильно зависит от конкретных условий конденсации или отверждения. В случае достаточно малых /о полужесткие цепи) нужно снова решить задачу об осмотических ловушках, но в условиях, когда макромолекулы располагают выбором — либо ломаться и свертываться, либо распрямляться по мере увеличения концентрации и об1разовывать подобие нематических доменов. Но число типов макромолекул с /о 0,05 ограничено (хотя и не так уж мало). [c.67]

Таким образом, наряду с полужесткими полимерами, <р) которых должно возрастать по мере конденсации, есть и третий класс полимеров — наиболее яркими его представителями являются полигетероарилены с плоскими звеньями, — которые (если бы были растворимы) вели бы себя аналогично полимерам с высокой жесткостью, в которых возникает мезоморфный порядок, а именно подобие нематических доменов. [c.72]

В пользу предсуществования доменов свидетельствуют описанные опыты с образованием нематических монокристаллов. Поскольку сами молекулы в этих опытах диамагнитны, а поля составляли порядка 15 кГс, да еще с учетом высокой вязкости, невозможно представить себе, чтобы такое поле разворачивало молекулы с ничтожными магнитными моментами независимо [c.358]

Рис. XVI. 14. Схема реорганизации доменов при вытяжке нематической фазы

На рис. 18 приведены спектры зонда в МББА при различных температурах измерения. МББА характеризуется наличием нематической фазы в диапазоне температур 290—318 К. В фазе изотропной жидкости (выше 318 К) спектр рис. 18, а имеет структуру, характерную для аксиальной симметрии g- и -тензоров и соответствует зондам, быстро вращающимся вокруг длинной х-оби радикала (g gxк), причем оси х распределены изотропно (аналогично, как на рис. 10). При переходе в нематическую фазу (рис. 18 б) спектр локализуется вблизи резонансного поля, соответствующего ориентации радикала осью х вдоль направления поля. Таким образом, ориентирование доменов нематика в магнитном поле приводит к сильному (практически полному) ориентированию ячеек , содержащих зонд. Эта структура матрицы может быть заморожена быстрым охлаждением МББА ниже 259 К. На рис. 18, в представлен спектр замороженного до 200 К в магнитном поле из нематической фазы образца. [c.205]

Агрегация в изотропных жидкостях обусловлена молекулярными взаимодействиями [9]. Дифильная природа упомянутых выше молекул ответственна за образование упорядоченных агрегатов (мицеллообразование), даже если размер таких роев намного меньше размеров анизотропных доменов, наблюдаемых в жидких кристаллах. Образование роев в изотропных жидкостях, вызванное возникновением в них зародышей термотропной жидкокристаллической фазы (т. е. выше перехода нематической фазы в изотропную), было продемонстрировано Цветковым [10, 11] при исследо- [c.119]

В нематической фазе, непосредственно выше точки перехода мы ожидаем появления малых доменов с локальной смекти- [c.383]

В заключение отметим, что дальнейшему исследованию подлежат различные вопросы. Кроме некоторых уже упомянутых приближений, в работе не учтены гидродинамические взаимодействия между узлами трения как в одной цепи, так и между различными цепями. Последнее замечание особенно важно для концентрированных растворов. Отметим также, что теория, будучи по существу равновесной, не может сказать что-либо о временных эффектах, т. е. о кинетике формирования ориентированных доменов и их разориентации после снятия механического поля. Существенным также является ограничение по виду деформации, потому что оно исключает, в частности, сдвиговое течение, наиболее часто используемое в экспериментах. Необходимо упомянуть, однако, что недавние эксперименты с концентрированными растворами полужесткоцепных полимеров (см. гл. VII) указывают на возможность образования нематических фаз при воздействии сдвигового поля. [c.114]

Согласно Грею [1], для нематических жидких кристаллов известны четыре текстуры планарная, центрированная, геометрическая и каплевидная. Планарная (гомогенная) текстура образована молекулами, лежащими параллельно стеклам и формирующими двулучепреломляющие области с пpeдпoчтиfeльнoй ориентацией их оптических осей. В препарате наблюдаются линии (темные или светлые в зависимости от угла поворота предметного столика поляризационного микроскопа), видимые и в обычном свете, расположенные как на стекле, так и в глубине образца. В месте касания подложки линия практически неподвижна, а в толще препарата способна легко менять свою форму. Иногда можно видеть, как линия бесследно исчезает в объеме. В предыдущих главах уже указывалось, что такие линии являются разрывом оптической однородности анизотропной среды и по аналогии с дислокациями в кристаллах названы ди-синклинациями [5]. Такая аналогия позволяет считать дисинклинации границами доменов, внутри которых сохраняется определенная ориентация (или определенный закон изменения ориентации) оптических осей молекул. [c.115]

В тонких слоях нематических или холестерических низкомолекулярных жидких кристаллов при воздействии постоянного (или переменного) электрического поля часто возникает определенный (доменный) рисунок, особенности которого будут рассмотрены в специальном разделе. Полимерные жидкие кристаллы в электрическом и магнитном полях, как правило, не образуют четких доменных структур. Возможно, это связано с большой длиной молекул и высокой вязкостью растворов, затрудняющих процессы массопереноса в таких системах. Однако поведение полимерных жидких кристаллов в силовых полях еще недостаточно интенсивно исследуется. Если для низкомолекулярных веществ имеется конкретный практический выход — создание индикаторных устройств, электронных табло и т. п., где просто необходимо знать поведение жидкпх кристаллов в электромагнитных полях, то для полимерных систем (за исключением некоторых частных случаев) прогресс в этой области пока объясняется главным образом научным интересом. Кроме того, в ряде исследований, как это видно из последующего изложения, промежуточным стадиям электромагнитной ориентации не уделялось до- [c.131]

Например, у нематического га-метоксибензилиденбу-тиланилина — вещества с отрицательной анизотропией диэлектрической проницаемости (бц—е <0) —при определенной напряженности электрического поля происходит одноосная переориентация. Превышение пороговой напряженности приводит к образованию в препарате устойчивой доменной структуры (темные и светлые по- [c.191]

Жесткоцепные ароматические полиамиды — поли-п-бензамид и поли-п-фенилентерефталамид - в растворе при определенных условиях образуют систему типа нематического жидкого кристалла, ориенгарующуюся под действием магнитного поля. Ориентирующее действие магнитного поля наблюдали по изменению сигнала ПМР растворителя после того, как образец бьш помещен в магнитное поле спектрометра, или после того, как образец бьш повернут на некоторый угол относительно этого поля (широкие и слабые сигналы ПМР полимера не видны в спектрах высокого разрешения) [68-71 ]. На основании значений химических сдвигов С карбонильных групп ароматических полиамидов в жидкокристаллических сернокислых растворах сделан вывод, что полимеры полностью протонированы и, следовательно, в доменах равномерно распределены молекулы полимера и кислоты [72]. [c.159]

Жидкие кристаллы редко имеют единственное направление ориентации вследствие пространственной неоднородности, обусловленной наличием флуктуаций, дефектов и доменной структуры. Рассмотренные выше модели относятся к монодоменам и, возможно, реализуются для образцов, сшитых в нематической фазе, ориентированной с помощью внешнего поля. Несовпадение направлений упорядочения в различных доменах вызывает упругие напряжения. На рис. 2.7 показано, что переход в нематическую фазу во внешнем поле оказывается смещенным, и, следовательно, набор полей с различными амплитудами приведет к тому, что переход в объемистом образце окажется размытым на конечном температурном интервале. Такое явление иногда действительно наблюдается, хотя в основе его могут лежать и другие причины (см. ниже). [c.50]

Существует огромное множество проблем на будущее. Сточки зрения теории, например, разнообразие фаз далеко не исчерпывается обсуждавшимися выше тремя фазами. Можно представить себе более сложные, но все еще одноосные нематические фазы. Кроме того, до сих пор совсем не обсуждались вопросы, относящиеся к двуосности таких систем. Если боковые группы или основная цепь перпендикулярны направлению упорядочения и сами могут переходить в упорядоченное состояние, то при низких температурах две из трех рассмотренных фаз окажутся неустойчивыми по отношению к двуосному упорядочению. До сих пор отсутствует понимание характера переходов из смектической фазы А, в том числе в три различные нематические фазы, а также в другие разновидности самой фазы А, аналогичные фазам N1, Мц и Л щ. Другие смектические фазы также обладают полезными свойствами, причем до сих пор еще неясно, какие новые свойства возникают при полимеризации с образованием гребнеобразных структур. Работа по исследованию смектических сеток продолжается, однако при этом остаются неизученными другие свойства сеток, такие, как, например, аномальное поглощение растворителя, доменная структура и взаимосвязь с дипольньши эффектами. [c.52]

Обычно т(0) для пленки толщиной 25 мкм равно 10 с.Это позволяет оценить порядок величины времени релаксации для больп1инства устройств на нематических жидких кристаллах. Исключение составляет так называемая электрогидродинами-ческая мода быстрого выключения , которая приводит к появлению осциллирующих доменов (см. разд. 3.10) в этом случае образуется структура, имеющая пространственную периодичность порядка 1 мкм, так что время релаксации составляет всего несколько миллисекунд. [c.165]

Экспериментальное устройство для наблюдения доменов Вильямса ) показано на рис. 3.10.1. Нематическая пленка, имеющая отрицательную анизотропию диэлектрической проницаемости (например, ПАА или МББА), ориентирована так, что директор параллелен поверхности стекол, покрытыл прозрачным проводящим веществом. Когда к прозрачным электродам приложено постоянное поле или поле низкой частоты, при напряжениях выше порогового появляется регулярная картина параллельных полос, перпендикулярных начальрюй невозмущенной ориентации директора (фото 10, а). Можно заметить, что частицы пыли, находящиеся в поле зрения, участвуют в периодическом движении. Это свидетельствует о том, что домены возникают из-за гидродинамического движения. Искажение [c.180]

Отдельные тактоидные макромолекулы, как правило, диамагнитны, однако домены, содержащие от 10 до 10 молекул, могут рассматриваться как парамагнитные сверхчастицы (рис, 1.3). Наложение достаточно сильного магнитного поля—порядка 1,5 Т (15 кГс) —приводит к повороту и ориентации всех доменов в направлении поля. Трудно сказать, исчезают ли при этом границы между домеиами или они сохраняют некоторую автономность, но по оптическим свойствам такая система соответствует нематическому монокристаллу. Время структурной релаксации нематического монокристалла после снятия магнитного поля очень велико следы объемной ( наддоменной ) анизотропии сохраняются до недели. [c.18]

Рис. 1.3. Схема перехода аннзотропного раствора с доменной структурой в нематический монокристалл под действием сильного магнитного поля.

Термограммы образцов, полученных из сильно ориентированного расплава гибкоцепных полимеров, всегда содержат два пика плавления — низкотемпературный (КСЦ) и высокотемпературный (КВЦ). Жесткоцепные полимеры в закристаллизованном состоянии имеют структуру, аналогичную структуре нематического кристалла и содержат дефекты только в виде стыков концов цепей и границ нематических доменов. Гибкоцепные полимеры всегда образуют сложную структуру, состоящую из кристаллических образований двух типов. На это указывают рентгенограммы образцов для полиэтилена при комнатной температуре рассеяние под большими углами показывает типичную с-текстуру, под малыми— рефлексы в виде слоевых линий, связанные с наличием больших периодов и характерные для обычных ориентированных образцов, содержащих КСЦ. Эти малоугловые рефлексы исчезают при 7 = 136°С, что хорошо согласуется с - появлением низкотемпературного пика на термограмме и означает плавление КСЦ. При дальнейшем нагревании выше Т широкоугловые рефлексы остаются, а в малых углах возникают эквато--риальные рефлексы в виде ромба, которые исчезают при Г"= 142 °С одновременно с исчезновением широкоугло-вых рефлексов при этой же температуре имеет место второй эндотермический максимум на кривой ДТА, который приписывается плавлению структур второго типа — КВЦ. На электронных микрофотографиях образцов, закристаллизованных из ориентированного расплава, видны непрерывные, несколько извилистые фибрил- [c.73]

Обратимся теперь к технологическим фактам для двух крайних вариантов полностью жесткоцепного полимера (/=0) и кристаллизующегося гибкоцепного полимера (1 тем ближе к единице, чем выше координационное число 2 в модели, которой пользовался при расчетах Флори). В первом случае происходит спонтанное образование нематических доменов. Задача технологии состоит лишь в том, чтобы развернуть их в одном направлении и убрать растворитель (ясно, что в этом случае формование вбдется из раствора, ибо абсолютно жесткоцепной полимер не плавится). Согласно определению, процесс ориентации в этом случае представляет собой сборку (нематические домены представляют собой заготовки будущей ориентированной структуры). Работа, затрачиваемая на этот процесс, невелика, а удаление растворителя не связано с затратами механической энергии. Следовательно, ориентационная податливость таких полимеров, если только удается подыскать подходящий растворитель, очень велика получающаяся структура весьма однородна (единственный тип дефектов — это концы цепей), т. е. у мало. [c.84]

Однако, несмотря на существенную доориентацию вдоль направления потока, сдвиговое деформирование анизотропных растворов ПБА практически никогда не приводит к значениям среднего угла разориентации, меньшим 30°, что соответствует значениям параметра порядка / 0,6, характерным для плохих нематических кристаллов. В принципе возможно получение более ориентированных препаратов из жидкокристаллических растворов ПБА при сдвиговом деформировании. Речь идет о стадии деформирования, предшествующей образованию регулярных доменных структур [17]. [c.199]

Отмеченное явление может служить также косвенным указанием на существование в ребрах доменных призм гомеотропной текстуры [82]. Дело в том, что для жидких кристаллов ПБА ортогональность больших осей макромолекул и плоскости подложки (речь идет о необработанных каким-либо реагентом силикатных стеклах, а также стеклах из Na l и КВг) является более предпочтительной, чем параллельность. Об этом, в частности, свидетельствует тот факт, что при случайном возникновении дефекта в доменной структуре, в котором реализуется нерегулярная гомеотропная текстура, все домены постепенно переходят в эту текстуру. Это хорошо видно из рис. 111.29, на котором показаны различные стадии перехода доменов в идеальную гомеотроп-ную текстуру. Этот переход в принципе аналогичен обычно описываемому в литературе для низкомолекулярных жидких кристаллов самопроизвольному переходу к более термодинамически выгодной текстуре. В качестве примера можно сослаться на схему, приводимую в работе [88] для различных стадий релаксации созданной воздействием электрического поля нематической структуры в холестерическую с параллельными граничными условиями. При наличии в поверхностном слое либо случайного дефекта, либо остатков исходной струк- [c.210]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология