液晶材料結構與性能課件

1、液晶材料結構 性能與應用,什么是高分子液晶呢？ 高分子液晶是一種性能介于液體和晶體之間的一種有機高分子材料，它既有液體的流動性，又有晶體結構排列的有序性。 低溫下它是晶體結構，高溫時則變?yōu)橐后w，在中間溫度則以液晶形態(tài)存在。,高分子液晶的結構,高分子液晶是由剛性部分和柔性部分組成。 從外形上看，剛性部分通常呈現(xiàn)近似棒狀或片狀的形態(tài)，因為這樣有利于分子的有序堆積。,剛性部分通常由兩個苯環(huán)或脂肪環(huán)或芳香雜環(huán)通過一個剛性連接單元連接組成。這個剛性連接單元的作用是阻止兩個環(huán)的旋轉。 如反式偶氮基NN 反式乙烯基CC,高分子液晶的結構,高分子液晶的結構,在剛性部分的端部還有一個柔軟，易彎曲的基團R 常見的

2、R：-R，-CN -X，-OR,液晶分子結構舉例：,高分子液晶的結構,高分子液晶的特性,取向方向的高拉伸強度和高模量 最突出的特點是在外力場中容易發(fā)生分子鏈取向,在取向方向上呈現(xiàn)高拉伸強度和高模量。 如Kevlar 的比強度和比模量均達到鋼的10 倍。,耐熱性突出 由于高分子液晶的剛性部分大多由芳環(huán) 構成,其耐性相對比較突出。 如：Xydar 的熔點為421 ,空氣中的分解 溫度達到560 ,其熱變形溫度也可達350, 明顯高于絕大多數(shù)塑料。,高分子液晶的特性,阻燃性優(yōu)異 高分子液晶分子鏈由大量芳香環(huán)所構成, 除了含有酰肼鍵的纖維外,都特別難以燃燒。 如：Kevlar 在火焰中有很好的尺寸穩(wěn)定

3、性, 若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性 能更好。,高分子液晶的特性,電性能和成型加工性優(yōu)異 高分子液晶的絕緣強度高和介電常數(shù)低, 而且兩者都很少隨溫度的變化而變化,并導 熱和導電性能低。 由于分子鏈中柔性部分的存在，其流動 性能好,成型壓力低,因此可用普通的塑料加 工設備來注射或擠出成型,所得成品的尺寸 很精確。,高分子液晶的特性,高分子液晶的應用,高強度高模量材料 在外力場容易發(fā)生分子鏈取向，在取向方向 上可以得到高強度高模量。 如：kelvar纖維可在-45200使用。阿 波羅登月飛船軟著陸降落傘帶就是用kevlar29 制備的。kevlar纖維還可用于防彈背心,飛機、 火箭外殼材

4、料和雷達天線罩等。,液晶高分子在信息儲存方面的應用 帶有信息的激光束照射液晶存儲介質時，局 部溫度升高，液晶聚合物熔融成各向同性的液 體，從而失去有序度。激光束消失以后，又凝 結成為不透光的固體，信號被記錄。 液晶高分子用于存儲顯示壽命長、對比度 高、存儲可靠、擦除方便,因此有極為廣闊的發(fā) 展前景。,高分子液晶的應用,精密溫度指示材料 向列型液晶和膽甾型液晶的混合物呈平行 并順次扭轉的螺旋結構，而且其螺距隨溫度變 化而發(fā)生顯著變化。 被測物體的表面溫度若有變化，液晶分子 排列的螺距即發(fā)生變化，偏振光的旋轉角度也 隨之發(fā)生變化，因而返回光的強度也會發(fā)生變 化。 人們利用此現(xiàn)象制造出微溫傳感器。,

5、高分子液晶的應用,奇幻冰晶,微觀花園,高分子液晶顯示材料 目前小分子液晶是主要的顯示材料。由 于高分子的粘度比小分子液晶大得多,它的 工作溫度，響應時間都不及小分子液晶。 但是液晶高分子在電場作用下從無序透 明態(tài)到有序不透明態(tài)的性質使其理論上也 可用于顯示器件，但目前尚未進入實際應 用階段。,高分子液晶的應用,高分子液晶的發(fā)展前景,液晶學已成為一門新興科學技術，廣泛應用于當代各個工業(yè)部門。而且由于物質的液晶態(tài)結構普遍存在于生物體中，液晶結構及變化與生命現(xiàn)象之間的關系，也正在引起人們的重視。 英國著名生物學家指出:“生命系統(tǒng)實際上就是液晶,更精確地說,液晶態(tài)在活的細胞中無疑是存在的”,細胞膜中的

6、磷脂可形成溶致型液晶; 構成生命的基礎物質DNA 和RNA 屬于生物性膽甾液晶,它們的螺旋結構表現(xiàn)為生物分子構造中的共同特征; 植物中起光合作用的葉綠素也表現(xiàn)液晶的特性; 大多數(shù)生物體組織,如腦、神經(jīng)、肌肉、血液等和生命現(xiàn)象關系密切的主要組織是由溶致性大分子液晶構成的。,高分子液晶的發(fā)展前景,隨著科學技術的發(fā)展,人們將逐漸掌握蛋白質、核酸、酶和類脂化合物的合成,并了解生物體活動中使這些大分子發(fā)生結構相變的環(huán)境,即形成液晶的環(huán)境,從而合成或“加工”出各種生物體組織,進而能夠得到各種人造器官、人造血液,為人類服務。 另一方面,人們可以細胞為藍本,設計并制造出具有自檢測、自判斷、自結論和自指令的新型“智能”材料,應用于人類生命活動中。,高分子液晶的發(fā)展前景,可見,由