液晶技術(shù)與制備1-1課件

液晶的制備與應(yīng)用沈冬1第一章液晶的概況2我是奧地利植物學(xué)家埃尼采兒1888年的一天，我在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)……加熱到145.5度時(shí)，該晶體熔融成混濁液體，繼續(xù)加熱到178.5度時(shí)，混濁液體變成了清亮的液體……膽甾醇苯酸脂（C6H5CO2C27H45）

1.1前言3在熔點(diǎn)到清亮點(diǎn)的范圍內(nèi)，這些物質(zhì)的機(jī)械性能與各向同性液體相似；但是它們的光學(xué)性質(zhì)卻和晶體相似，是各向異性的雷曼指出：

也就是說(shuō)：物質(zhì)在中介相具有強(qiáng)烈的各向異性物理特征同時(shí)又象普通流體那樣具有流動(dòng)性。這種中介相被稱為液晶相(介晶相）。5固態(tài)液態(tài)氣態(tài)

液晶態(tài)（物質(zhì)的第四態(tài)）液晶特性:各向異性，流動(dòng)性。

熔點(diǎn)熔點(diǎn)沸點(diǎn)清亮點(diǎn)晶體：長(zhǎng)程完全有序。液晶：短程部分有序。液體：完全無(wú)序。6液晶的發(fā)現(xiàn)雖然已經(jīng)有一百多年的歷史，但在沒找到實(shí)際用途之前，只是長(zhǎng)期地停留在實(shí)驗(yàn)室。自上世紀(jì)七十年代開始，由于液晶在顯示鄰域的應(yīng)用及其優(yōu)越的性能，使其得到飛速發(fā)展。三十年代中期科學(xué)家對(duì)液晶的合成以及液晶的重要物理特性才累積到一定的系統(tǒng)知識(shí)。五十年代末期科學(xué)家建立了關(guān)于液晶的比較正確的理論。人們了解到一些關(guān)于液晶材料在物體熱圖象方面的應(yīng)用價(jià)值，于是激發(fā)起了進(jìn)一步探索液晶在技術(shù)方面用途的興趣。1888發(fā)現(xiàn)液晶79有關(guān)液晶學(xué)的會(huì)議、文獻(xiàn)、書籍（參考資料）：國(guó)際液晶大會(huì)，2年一次；國(guó)際鐵電液晶大會(huì)，2年一次；歐洲液晶會(huì)議；德國(guó)弗賴堡液晶會(huì)議，每年一次；中國(guó)液晶會(huì)議；中國(guó)平板顯示會(huì)議。LiquidCrystals;J.Mater.Chem.;Adv.Mater.;Chem.Comm.;J.Ameri.Chem.Soc.;液晶與顯示（液晶通信），長(zhǎng)春。現(xiàn)代顯示。液晶物理學(xué)，謝旈章。液晶化學(xué)，王良御，廖松生；超分子液晶，晏華。液晶器件手冊(cè)，黃錫珉，黃輝光，李之路。101.2液晶的分類1。根據(jù)化合物類型：小（低）分子液晶；高分子液晶。

2。根據(jù)誘導(dǎo)條件：

熱致液晶（液晶相形成僅與溫度有關(guān)）。

溶致液晶（液晶相形成與溶劑和溫度有關(guān)）。

壓致液晶（液晶相形成與壓力有關(guān)）。

電致液晶（液晶相形成與電場(chǎng)有關(guān)）。

光致液晶（液晶相形成與光照有關(guān)）。

11液晶的分類液晶熱致液晶溶致液晶近晶相液晶向列相液晶膽甾相液晶柱相液晶立方相液晶層相液晶柱相液晶13

自從液晶被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，是否存在著介晶相的問題是有爭(zhēng)論的。如塔曼以及能斯脫等著名化學(xué)家曾指出：液晶可能是由許多極小的晶體分散在各向同性液體中而形成的膠態(tài)體系；或者是由不純物質(zhì)生成的一種乳濁液體。但結(jié)晶-液晶、液晶-各向同性液體的相變溫度可以分別重復(fù)出現(xiàn)，并且在高倍顯微鏡下觀察液晶時(shí)，看不見任何顆粒，所以關(guān)于液晶的二相說(shuō)很快就被完全否定了。

1.3熱致液晶14由溫度變化而形成。最先發(fā)現(xiàn)，研究較詳細(xì)深入。主要有棒狀分子，盤狀分子，劍狀分子等。形成膽甾相，向列相，近晶相，柱相。相性質(zhì)熱致液晶——15互變相變型：晶體液晶相各項(xiàng)同性液體

單變相變型：晶體各項(xiàng)同性液體液晶相T1T2T1T217重入液晶：晶體近晶A相向列相近晶A相向列相各項(xiàng)同性液體940C96.40C138.90C2470C2830C18液晶的檢測(cè)有很多種方法：一、毛細(xì)管法把形成液晶物質(zhì)的結(jié)晶放入玻璃毛細(xì)管中加熱,晶體就將在非常明確的溫度下熔解.若呈現(xiàn)為粘稠而渾濁的不透明液體并附著在玻璃壁上,這種狀態(tài)稱之為近晶相

若為半透明的液體并形成彎月面的狀態(tài),則為向列相若熔融狀呈現(xiàn)上述兩態(tài)的中間狀態(tài),且相變時(shí)伴有多種顏色的出現(xiàn),則是膽甾相對(duì)上述三種液晶相再進(jìn)一步加熱,則在另一個(gè)明確的溫度下,轉(zhuǎn)變成各向同性的透明液體.1.4液晶的檢測(cè)19二、偏光顯微鏡法Polarizingfiltersinanisotropicmedium(suchasair).Thesystem'sopticalthroughputdependsontherelativeorientationofthepolarizerandanalyzer.

21觀察液晶，若有帶偏振片的測(cè)定微量物質(zhì)熔點(diǎn)的裝置，則能較方便的測(cè)定相變.觀察時(shí)，通常把樣品作成薄層，即夾在載玻片之間，把它放在偏光顯微鏡的載物臺(tái)上（通常兩偏光鏡正交），加熱成各向同性液體，然后邊冷卻邊觀察。開始看到的是暗視野，不久溫度下降到出現(xiàn)液晶時(shí)，便可觀察到發(fā)光的粒子和某種紋理,這種紋理稱之為織構(gòu)。不種類型的液晶，其紋理結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)各不相同22向列相的紋理結(jié)構(gòu)近晶C相的紋理結(jié)構(gòu)膽甾相的紋理結(jié)構(gòu)柱相的紋理結(jié)構(gòu)23近晶相A和C的紋理結(jié)構(gòu)變換

近晶相B和C的紋理結(jié)構(gòu)變換近晶相E的馬賽克紋理結(jié)構(gòu)近晶相G的馬賽克紋理結(jié)構(gòu)25三、混融實(shí)驗(yàn)

把兩種液晶加熱,使其混濁,再把它們摻混到一起,然后根據(jù)混合的情況,判別這兩種液晶是相同的還是不相同的.在混融實(shí)驗(yàn)中,如果兩種液晶以任何比例都能相互混融,并形成均相狀態(tài),則可確認(rèn)它們屬于同一種液晶.

除了以上的觀測(cè)方法,還常用差熱分析裝置和量熱計(jì)（DSC）等進(jìn)行熱分析、X光衍射、介電各向異性和磁各向異性等電和磁性質(zhì)的測(cè)定.26T/oCHeatingCoolingHeatflow/mWCr.Cr.SmCSmCIso.Iso.DSC27溶致型液晶的發(fā)現(xiàn)可以追溯到19世紀(jì)中期.1854年:維爾肖把腦組織的酒精浸取液與水接觸膨脹,便可形成髓磷脂形.1858年馬坦海默觀察到這種髓磷脂形具有光學(xué)各向異性,說(shuō)明它為有序結(jié)構(gòu).1866年紐鮑爾曾記述,油酸和氨水接觸時(shí)也可形成髓磷脂形.1895年,萊曼發(fā)現(xiàn)油酸銨的水溶液能形成液晶,從此,溶致型液晶才引起了人們極大的興趣.29油酸銨是一種肥皂,1923年麥克倫南最早發(fā)現(xiàn)肥皂濃溶液能形成液晶.后來(lái),1925年麥克貝恩和蘭登詳細(xì)分析了肥皂的生產(chǎn)過(guò)程,發(fā)現(xiàn)較稀的肥皂水溶液為各向同性液體,而在濃溶液里則存在兩個(gè)光學(xué)各向異性的相,濃度稍低的為中間皂相,濃度較高的為純?cè)硐?雖然這兩個(gè)相都為溶液狀態(tài),但均缺乏流動(dòng)性.純?cè)硐噍^軟,呈半固體狀態(tài),中間皂相雖比純?cè)硐喽鄡杀端?但粘滯度還是比純?cè)硐啻?兩個(gè)相都屬于近晶相液晶,用偏光顯微鏡觀察其宏觀結(jié)構(gòu)時(shí),則兩個(gè)相都具有明顯不同的紋理織構(gòu).30后來(lái),在合成界面活性劑的濃溶液中,也發(fā)現(xiàn)了同樣的液晶,并用X射線衍射詳細(xì)研究了它的結(jié)構(gòu).有機(jī)體中也能形成溶致型液晶.后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)高分子溶液中也能形成溶致