液晶態(tài)與織態(tài)結(jié)構(gòu)

液晶態(tài)與織態(tài)結(jié)構(gòu)第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月液晶現(xiàn)象是1888年奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）在研究膽甾醇苯甲酯時首先觀察到的現(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)，當該化合物被加熱時，在145℃和179℃時有兩個敏銳的“熔點”。在145℃時，晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鞚岬母飨虍愋缘囊后w，繼續(xù)加熱至179℃時，體系又進一步轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯母飨蛲缘囊后w。液晶的發(fā)現(xiàn)第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

研究發(fā)現(xiàn)，處于145℃和179℃之間的液體部分保留了晶體物質(zhì)分子的有序排列，因此被稱為“流動的晶體”、“結(jié)晶的液體”。1889年，德國科學(xué)家將處于這種狀態(tài)的物質(zhì)命名為“液晶”（liquidcrystals，LC）。

研究表明，液晶是介于晶態(tài)和液態(tài)之間的一種熱力學(xué)穩(wěn)定的相態(tài)，它既具有晶態(tài)的各向異性，又具有液態(tài)的流動性。液晶有小分子液晶和高分子液晶,液晶高分子具有高強度、高模量、高流動性第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4液晶態(tài)結(jié)構(gòu)

LiquidCrystal液晶態(tài)是物質(zhì)的一種存在形態(tài),它具有晶體的光學(xué)各向異性,又具有液體的流動性質(zhì),又稱之為介晶態(tài)第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu)與分類不論高分子還是小分子液晶，形成有序流體都必須具備一定條件，從結(jié)構(gòu)上講，稱其為液晶基元液晶基元包括棒狀(條狀)、盤狀或雙親性分子棒狀(或條狀)長徑比大于4盤狀軸比小于1/4雙親性分子有特殊的相互作用力第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月MBBAC22oN47oI2.5nm0.5nm5CBC18oN36oI2nm第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月OO-(CH2)2–CH3N=NCH3-(CH2)2-

OO-(CH2)2–CH3CNTailCoreTailCoreTail棒狀液晶核第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月O-(CH2)2–CH3CH3-(CH2)2-

OCH3-(CH2)2-

OCH3-(CH2)2-

OO-(CH2)2–CH3O-(CH2)2–CH3CoreTail盤狀液晶核第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月描述液晶有序性——序參數(shù)S液晶分子具有沿某一方向的取向，這個方向一般稱為指向矢n第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月取向序(方向序)平動序(位置序)OrientationalTranslational有序(性)的類型：第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種有序狀態(tài)：取向序與位置序NoneOrientationalTranslationalOrientational+第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月液晶的分類按液晶基元所在位置分：主鏈液晶側(cè)鏈液晶主側(cè)鏈液晶第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月按液晶形成的條件分類溶致液晶：液晶物質(zhì)溶于溶劑所得到的液晶核酸，蛋白質(zhì)，芳族聚酰胺PBT,PPTA(Kevlar)和聚芳雜環(huán)PBZT,PBO熱致液晶：液晶物質(zhì)加熱熔融形成的液晶共聚酯，聚芳酯Xydar,Vector,Rodrum第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月按液晶核的排列分類棒狀向列相N：只有方向序無位置序近晶A相SA：有位置序和方向序近晶C相SC：有位置序和方向序且既有層面的法向方向又有晶核的共分方向盤狀向列相(DiscoticN)DN柱相第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月向列相(nematic)只有方向序，沒有位置序第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月近晶型液晶是所有液晶中最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類，棒狀分子互相平行排列成層狀結(jié)構(gòu)。分子的長軸垂直于層狀結(jié)構(gòu)平面。層內(nèi)分子排列具有二維有序性。但這些層狀結(jié)構(gòu)并不是嚴格剛性的，分子可在本層內(nèi)運動，但不能來往于各層之間。層狀結(jié)構(gòu)之間可以相互滑移，而垂直于層片方向的流動卻很困難。近晶型液晶（smecticliquidcrystals，S）第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月這種結(jié)構(gòu)決定了近晶型液晶的粘度具有各向異性。但在通常情況下，層片的取向是無規(guī)的，因此，宏觀上表現(xiàn)為在各個方向上都非常粘滯。根據(jù)晶型的細微差別，近晶型液晶還可以再分成9個小類。按發(fā)現(xiàn)年代的先后依次計為SA、SB、……SI。第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月近晶A相(smectic)有位置序和方向序，但在層內(nèi)無序第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月近晶C相有位置序和方向序，但方向矢與位置矢有夾角第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月盤狀除了剛性部分均呈長棒型結(jié)構(gòu)的液晶分子外，還有一類液晶是由剛性部分呈盤型的分子形成。在形成的液晶中多個盤型結(jié)構(gòu)疊在一起，形成柱狀結(jié)構(gòu)。這些柱狀結(jié)構(gòu)再進行一定有序排列形成類似于近晶型液晶。這一類液晶通常記為D。

第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月膽甾型：分子是長而扁平的。它們依靠端基的作用，平行排列成層狀結(jié)構(gòu)，長軸與層片平面平行。層內(nèi)分子排列與向列型類似，棒狀分子分層平行排列，在每個單層內(nèi)分子排列與向列型相似，相鄰兩層中分子長軸依次有規(guī)則地扭轉(zhuǎn)一定角度，分子長軸在旋轉(zhuǎn)3600后復(fù)原。兩個取向相同的分子層之間的距離稱為膽甾型液晶的螺距。膽甾型膽甾型液晶(Cholestericliquidcrystals，Ch)第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.4液晶的應(yīng)用液晶原位增強聚合液晶顯示LCD-Liquidcrystaldisplay液晶紡絲：在低牽伸倍數(shù)下獲得高度取向、高性能纖維第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1975年，Meyer等人從理論和實踐上證明了手性近晶型液晶（Sc*型）具有鐵電性。這一發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)實意義是將高分子液晶的響應(yīng)速度一下子由毫秒級提高到微秒級，基本上解決了高分子液晶作為圖像顯示材料的顯示速度問題。液晶顯示材料的發(fā)展有了一個突破性的進展。鐵電性.ferroelectricity.某些非導(dǎo)電晶體或電介質(zhì)自發(fā)產(chǎn)生電極化的性質(zhì)，極化方向隨外加電場的方向而改變。鐵電性高分子液晶第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子液晶信息貯存示意圖向列型晶體完全透過沒有信息記錄局部溫度升高各向同性不透光的固體信號被記錄失去有序度信息貯存介質(zhì)第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月照相機快門板

接插件耳機部件第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月在無外場(電、磁、剪切)作用情況下，液晶存在多個局部取向場。兩個局部取向場的結(jié)合部稱為旋錯液晶在偏光顯微鏡下呈現(xiàn)SchlierenTexture，可觀察到許多黑刷子，相當于球晶的Maltese十字。黑刷子的交匯點為液晶不同取向場的交匯處即旋錯旋錯第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月Bis(heptyloxyphenyl2,5-thiophenedicarboxylate第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5高分子合金的織態(tài)結(jié)構(gòu)高分子合金又稱多組分聚合物，在該體系中存在兩種或兩種以上不同的聚合物，不論組分是否以化學(xué)鍵相連接聚合物共混物(blend):PVC+CPE,PP+SBS,PP+EPPMetc.嵌段共聚物(blockcopolymer):SBS,SAN接枝共聚物(graftcopolymer):ABS互穿網(wǎng)絡(luò)IPN–Interpenetratingnetwork第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子合金的相容性CompatibilityandMiscibilityDG=DH–TDS增容作用相容性的表征共溶劑法透明性分散相形態(tài)(TEM,SEM)玻璃化溫度Tg第29頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子合金的形態(tài)第30頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子合金的結(jié)構(gòu)與性能尼龍6/聚丙烯分散相尺寸幾個甚至十幾個mm乙烯-丙烯-降冰片烯