 |
17.9.1. Строение жидких кристаллов (ЖК)
|
|
|
|
17. 9. 1. Строение жидких кристаллов (ЖК)
Жидкие кристаллы это особое состояние некоторых органических веществ. С одной стороны они обладают типичным свойством жидкостей текучестью. А с другой стороны они сохраняют определенную упорядоченность в расположении молекул и анизотропию ряда физических свойств, характерную для твердых кристаллов. Жидкие кристаллы открыты немецким физиком Леманом в 1889 г.
Молекулы ЖК имеют удлиненную палочкообразную форму. Такая форма молекул определяет параллельность их взаимной укладки, что является основным признаком структуры жидких кристаллов. Различают три основных типа ЖК: смектические, нематические, холестеричекие (рис. 17. 8).
Наименьшую упорядоченность имеют нематические ЖК. Молекулы их параллельны, но сдвинуты вдоль своих осей на произвольные расстояния. В ЖК сохраняется дальний ориентационный порядок.
В жидких смектических кристаллах молекулы параллельны друг другу и расположены слоями.
Структура холестерических ЖК похожа на структуру нематиков, но отличается от них дополнительным закручиванием молекул вокруг перпендикуляра к их осям. Шаг такой спирали может достигать нескольких микрон.
17. 9. 2. Физические свойства жидких кристаллов и их применение
Жидкие кристаллы обладают анизотропией упругости, электропроводимости, магнитной восприимчивости и диэлектрической проницаемости, оптической анизотропией, сегнетоэлектрическими свойствами.
В достаточно сильных электрических полях первоначально прозрачный образец ЖК может сильно рассеивать свет, становиться матово-прозрачным. При снятии поля образец возвращается в исходное состояние.
Исключение составляют смектические ЖК, обладающие большой вязкостью. Они «запоминают» воздействие надолго. Например, сжатый (до ~105 Па) слой смектического ЖК прозрачен, при сбросе давления он теряет прозрачность. Прозрачность слоя восстанавливается при повторном сжатии образца. Этот эффект используется в пневмоавтоматике.
|
|
|
В ЖК перестройка внутренней структуры сопровождается излучением упругой волны. Так, в нематической фазе в качестве источника акустической эмиссии служат локальные дефекты: точечные или линейные дислокации. Максимальная акустическая активность соответствует переходу нематик-изотропная среда. На этом основан акустический метод контроля ЖК. С другой стороны небольшие внешние возмущения, достигаемые с помощью, звуковой волны, приводят к значительным искажениям структурного порядка (поля директора) и, следовательно, к легко фиксируемому изменению оптических свойств. На этом принципе построены акустически управляемые активные элементы на жидких кристаллах.
ЖК имеют широкое практическое применение, особенно в системах обработки и отображения информации, в которых используются электрооптические свойства ЖК: буквенно-цифровые индикаторы в микрокалькуляторах и электронных часах. Разработаны плоские телевизоры на ЖК.
17. 10. Магнитные жидкости
17. 10. 1. Структура магнитных жидкостей (МЖ)
Магнитные жидкости (МЖ) представляют собой коллоидный раствор однодоменных частиц в жидкости-носителе. Для придания дисперсной системе необходимой агрегатной устойчивости магнитные частицы покрываются слоем стабилизатора (рис. 17. 9).
По форме частицы близки к сферической форме. Их средний радиус и толщина стабилизирующей оболочки имеют порядок нескольких нм (10-9м – 10-8м).
Интенсивное тепловое движение столько малых частиц дисперсной фазы обуславливает высокую макроскопическую однородность всей системы. Благодаря наличию мелкодисперсные однородность всей системы. Благодаря наличию мелкодисперсной магнитной фазы МЖ обладают наряду с текучестью выраженными магнитными свойствами.
|
|
|
