实验一、液晶相的观测和液晶材料的混配.PDF

实验一、液晶相的观测和液晶材料的混配 实验目的 1、掌握液晶相的概念，了解液晶的相变和光学结构； 2 、了解液晶材料的混配原则，了解配置液晶的混合过程； 3、了解胆甾相液晶的温度特性。 仪器与药品 实验仪器：加热台、偏光显示镜、玻璃器皿等 实验试剂：液晶材料、手性材料等 实验原理 １、液晶的相变 一般液晶材料所具有的各种液晶相的热力学稳定性顺序如下： (低 )C, S ,S ,S , N/Ch, I (高 ) B C A 由低温到高温排列的液晶相分别为：结晶相、近晶Ｈ相、近晶Ｉ相、近晶Ｂ相、近晶Ｃ 相、近晶Ａ相、、向列相／胆甾相、各向同性液体。在这些相之实现转变的温度，称作相变 温度。有些材料可以不具备某些液晶相，只需在上面的顺序上去掉不具有的相。到目前为此 还没有发现既有胆甾相，又有向列相的材料。伴随着各个相间的转换，将发生热的吸收或放 出，光学织构的变化等现象。所以可利有这现象的观测，判断液晶相态和求出相变温度。 不同的液晶相有自己独特的结构，在偏光显示镜下，液晶薄膜会呈现一些彩色的图案、 纹理、线条等，这就是织构。它在液晶分类中起着非常重要的作用。在偏光显微镜下，每一 个液晶相有典的一种或几种光学织构： （１）条纹结构，如向列相、近晶Ａ相、近晶Ｂ相。 （２）平面结构，如胆甾相。 （３）焦锥和指纹织构以及扇形织构，如胆甾相、近晶相。 （４）镶嵌织构，如高有序近晶相。 （５）各向同性结构，如蓝相、Ｄ相。 常用于测定相变温度的方法，观察法有简便的方法将试样充填于一内径１～２mm 玻璃 毛细管中，观察在升温和降温过程中该样品的外观变化，或者有利用附有加热台的偏光显微 镜观测结构变化。热分析法有精确的方法示差扫描量 （ＤＳＣ）法，它不仅可以精确测定相 变温度，还可以精度给出相变时的热焓变化。 ２、液晶材料的混配经验 单一组分液晶材料难以满足实用要求，必须根据液晶器件不同模式提出的液晶物性参 数，进行多组分混合，以达到液晶器件性能要求。混合液晶的配制，重要的是积累每种液晶 化合物的物理性能数据，建立混合液晶与每种液晶化合物性能相互关系，由此确定最佳配方。 液晶的很多物理性能大体近似满足下面的混配原则，液晶混配规则，以提供液晶混合的基本 方向。 （１）液晶温度范围 液晶温度范围是保证液晶显示器件的重要物理参数。它包括上限温度清亮点 （Tni ）和下 限温度熔点（Tm ）。液晶材料由液晶态变为各向同性液态时的温度称为清亮点TNI 。液晶材 料由晶态变为液晶态的相变温度称为熔点。 几种液晶材料通过共熔而混合的液晶混合物，它的熔点总是比各组分的熔点降低很多。 而它的清亮点则在两个组分材料的清亮点中间。 液晶混合物的熔点Tm 由下列关系确定 n n  1 1  lnX  H  /R   i  iT T  i1 i1  i m  其中T ，ΔH ，X 和分别代表各组分液晶单体的熔点、焓和摩尔分数。这些分析适用于 i i i 由多种组分形成的液晶材料。可以看出，要想获得比较宽的液晶混合物的工作温度，往往要 采用多种材料混合。 液晶混合物的清亮点T 基本上是各组分材料的清亮点T 的加权(摩尔分数X )平均值， NI NIi i 也就是 n T  X T (NI)  i (NI)i i1 （２）.黏滞系数 向列相液晶的黏滞系数可以用下面公式来表示 n ln  X ln  i i i0  其中， 是i 组分液晶材料的黏滞系数。 i （３）弹性常数 向列相液晶的弹性常数Kaa