動漫情感語錄

[拼音]:yejing

[英文]:liquid crystal

也稱介晶態,是一類長形分子結構的有機化合物,在一定溫度範圍或不同濃度下呈現出介於固態與液態之間的有序流體。它既具有液體的流動性,又具有晶體的光學各向異性。1888年,奧地利植物學家F.賴尼茨爾在合成苯甲酸膽甾醇酯時,觀察到這個特徵。1889年,德國物理學家O.勒曼也看到了同樣的現象,並取名為液晶。1967年,美國無線電公司發表動態散射專利,從此液晶在電子工業中獲得應用。中國從1970年起開始合成並應用液晶材料。

分類

一般分為熱致液晶和溶致液晶兩大類。

熱致液晶

加熱到溫度T1(熔點)時熔化,繼續加熱到T2(澄清點)才為透明的各向同性流體,在T1到T2這個溫度範圍稱為液晶相。在正交尼科爾稜鏡的偏光顯微鏡下觀察到各種紋理結構,根據分子排列的不同而產生的不同結構,可分為近晶相、向列相和膽甾相三種。

(1)近晶相液晶分子呈棒狀,長軸相互平行排列成層(圖1)。除分子重心成層外,層內分子取向有序。層間可以相互滑動和上下流動,近晶相粘度高於向列相。

(2)向列相液晶分子也呈棒狀,長軸也相互平行但不成層(圖2),可以上下左右前後滑動。

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近晶相和向列相液晶分子可用通式表示:

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式中R、R′為烷基、烷氧基、醯氧基、氰基等,A為中央基團。目前,常用的液晶中(見表)薛夫鹼類的化學穩定性和熱穩定性較差;氧化偶氮苯類較為穩定,並有較寬的液晶相溫度範圍,但其本身帶黃色,限制了它的用途;羧酸酯類易於提純,無色,化學穩定性和熱穩定性均較好,只是熔點較高;聯苯類和苯基環己烷類的化學和光學穩定性相似,後者粘度較小,是目前國際上最常用的顯示液晶材料之一。

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(3)膽甾相液晶為旋光性物質。這類液晶大部分是膽甾醇的衍生物,它的分子象向列相液晶那樣排列,包含許多層,在層中分子長軸彼此平行,當許多層重疊時,各層中由於分子結構的非對稱性,使排列方向發生一定的偏轉(約15′),致使分子排列的方向與層面的法線形成螺旋(圖3)。分子排列方向相同的兩層之間的距離即為螺旋的螺距P,也可看作P為無窮大時的向列相,所以有扭曲向列相之稱。這類液晶大都是膽甾醇的羧酸酯和鹵素衍生物,如壬酸膽甾醇酯:

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它易受外力影響,特別對溫度敏感,呈現不同顏色。

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還有用旋光性物質合成的手性液晶,如對(2-甲基丁基)對'氰基聯苯:

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溶致液晶

是由符合一定結構要求的化合物與不同量溶劑所組成。最普通的溶致液晶是由雙親性分子構成,即分子中有親水基和憎水基,如肥皂、洗滌劑、多肽、脂肪酸或磷酸酯等與水混合製成。溶致液晶在不同濃度下,由濃至稀呈現層狀、圓柱狀、矩狀、球狀等。又如聚氨基酸酯的氯仿溶液,經蒸發得到反射藍色圓偏振光的固體膜。某種甲蟲類的前翅有同類反射現象,現已能製成這樣性質的人工膜。

不斷髮現生物膜與溶致液晶的關係,這對仿生學和生命過程的學說起著非常重要的作用。生物液晶的研究引起了廣泛的興趣。近年發展起來的高分子溶致液晶,如聚對苯二甲醯對苯二胺、聚對氨基苯甲醯胺等芳香族聚醯胺,還可製成高強度、高模量的特種纖維(見芳香族聚醯胺纖維)。

應用

液晶廣泛用作電子工業用試劑。液晶在應用中要求具有化學性質穩定、耐熱、耐光、無色、相變溫度範圍寬、高純度(一般電阻率達 109~1011Ω·cm)和優良的物性引數。特別是介電各向異性,它決定液晶分子在電場中的行為。由於使用中要求液晶相範圍為-10~+60°C或更寬的相變溫度,而大多數液晶是固體,因此將兩種或兩種以上的液晶(包括非液晶的新增劑),按不同比例,在熔融狀態下充分均勻攪拌而成室溫液晶,廣泛用作顯示材料,如電子錶、微型計算器、液晶電視以及各種數字和文字顯示屏。在室溫液晶中新增少量特種染料,則可得彩色顯示。某些單個液晶或混合液晶還用作氣相色譜固定液和核磁共振的溶劑。膽甾相液晶的混合配方可用於溫度指示(如體溫計、溫度計)、無損探傷和醫療診斷等。

參考書目

立花太郎等著,談漫琪等譯:《液晶知識》,科學普及出版社,北京,1984。(立花太郎など著:《液晶》,共立出版株式會社,東京,1972。)

E.B.Priestley et al.,Introduction toLiquidCrystals,Plenum Press,New York,1975.

參考文章

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