胆甾相液晶温度相变2
胆甾相液晶的合成
及表征 1 四川师范大学学报( 自然科学 版) , 1998, 21 ( 2) : 1871911 [ 6] 朱鸣岗, 张其震, 王大庆, 等 1 热致型胆甾酯液晶的合成与表征 [ J] 1 山东化工, 2001, 31( 2) : 1- 31 [ 7] 支俊格, 张宝砚, 臧宝岭, 等 1 一类具有光学活性胆甾液晶聚合 物的合成与表 征[ J] 1 东 北 大学 学 报 ( 自 然科 学 版) , 2002, 23 ( 6) : 606- 6091 [ 8] 徐成刚, 汪必琴, 胡平, 等 1 偶氮, 亚胺, 酯类液晶的合成及中心 桥键对介晶性的影响研究( 英文) [ J] 1 四川 师范大 学学 报( 自 然科学版) , 2000, 23( 6) : 630- 6331 [ 9] 袁履冰 1 有机化学[ M] 1 高等教育出版社, 199913101
2 结果及讨论
211 十一烯酸胆甾醇酯的红外光谱分析
采用 KBr 压片, 红外光谱分析结果见图 1。 从红外谱 图分析: 在 3080163cm- 1 有一吸 收峰 应为烯烃双键上的 C- H 键伸缩振动( TC= C- H) 。在 2930185cm- 1 有 一 强 吸 收 峰 应 为 TC- H 包 括 甲 基 ( CH3) 、亚甲基( CH2) 和次甲基( CH) 的不对称伸缩振
采用酰氯 与醇酯化的方 法合成十一烯酸 胆甾 酯, 其优化的工艺条件为: 酰氯与胆甾醇质量比为 1: 117~ 118, 反应温度为 75 e , 反应时间为 8h, 在此 条件下, 产率可达 90% 。
参 考文献
[ 1] G W Gray, et al1M ol1 Cryst1&Lig1Cryst1 , 1976, 37: 1891 [2] 胡平, 赵可清, 张良辅 1 多取代苯甲 酸胆甾醇 酯的合成 与表征
胆甾相液晶的光学性质
•一、胆甾相液晶的光学性质胆甾相液晶同其他液晶态物质一样，既有液体的流动性、形变性、粘性，又具有晶体光学各向异性，是一种优良的非线性光学材料。
较一般液晶不同的是它具有螺旋的状的分子取向的排列结构，因此，它除了具有普通液晶具有的光学性质外还具有它本身特有的光学特性。
（1）选择性反射有些胆甾相液晶在白光的照射下，会呈现美丽的色彩。
这是它选择反射某些波长的光的结果。
实验表明，这种反射遵守晶体衍射的布拉格（Bragg）公式。
一级反射光的波长为：λ=2nPsinφ其中：λ为反射波的波长，P为胆甾相液晶的螺距，n为平均折射率，φ为入射波与液晶表面的夹角。
（2）旋光效应在液晶盒中充入向列相液晶，把两玻璃片绕于他们相互垂直的轴相对扭转90°角度，这样向列相液晶的内部就发生了扭曲，于是形成一个具有扭曲排列的向列相液晶的液晶盒。
这样的液晶盒前后放置起偏振片和检偏振片，并使其偏振方向平行。
在不加电场时，一束白光射入，液晶盒使入射光的偏振光轴顺从液晶分子的扭曲而旋转了90°。
因而光进入检偏振片时，由于偏振光轴相互垂直，光不能通过检偏片，液晶盒不透明，外视场呈暗态，增加外电压，超过某一电压值时，外视场呈亮态，由此就可以得到黑底白像若起偏片与检偏片的偏振方向互相垂直，可得到白底黑像。
（3）圆二色性圆二色性指材料选择性吸收或反射光束中两个旋向相反的圆偏振光分量中的一个。
如果一束入射光照射在液晶盒上，位于反射带内与盒中液晶旋向相同的圆偏振光几乎都被反射出去，而旋向相反的圆偏振光几乎都透射过去，这是一个非常罕见的性质，荷兰菲利浦实验室的两位科学家1998年在Nature上撰文说，利用凝胶态液晶（liquid-crystal gels）的圆二色性，可以实现镜面状态和透明状态之间的切换。
二、胆甾相液晶的电光效应液晶的电光效应很多，由于本文主要研究胆甾相液晶，所以下面仅介绍几种常见的胆甾相电光效应。
（1）退螺旋效应对于介电各向异性>0的液晶当垂直于螺旋轴的方向对胆甾相液晶施加一电场时，会发现随着电场的增大，螺距也同时增大，当电场达到某一阈值时，螺距趋于无穷大，胆甾相在电场的作用下转变成了向列相。
液晶在生命科学中的应用研究
液晶在生命科学中的应用研究关于《液晶在生命科学中的应用研究》，是我们特意为大家整理的，希望对大家有所帮助。
摘要：在生物体内部存在许多的液晶现象。
通过对液晶光学性能、温度敏感性等研究, 发现生物体中液晶态结构的物理化学性质的变化与生命过程紧密相关。
生物液晶状态在自然界普遍存在。
通过精细的研究生命体液晶态结构的变化规律可以更好的了解生物组织结构特征、信号传导等生物过程。
利用液晶的特性及其与生物体组织间的作用机制联系, 将其应用于生物检测、药物运输、构建新型仿生材料等。
本文综述了液晶的发现和发展, 生物液晶的内容以及液晶在生命科学领域中的应用。
关键词：液晶态结构; 生物液晶; 生命科学; 应用;1 液晶的发现1888年, 奥地利植物学家Reinitzer制备了一种胆固醇酯即胆甾醇苯酸酯, 观察到它有两个熔点, 将物质加热到145.5℃时, 固体胆甾醇苯酸酯的结构遭到破坏, 随后由固体变成浑浊并且不透明的液体, 再继续持续加热到178.5℃时, 此浑浊且不透明状态的“液体”又转变成透明的类似于一般液体的状态, 且两种状态物理性质都不同。
这些现象表明胆甾醇苯酸酯有三个明显的相变阶段:固态→液晶态→液态。
德国物理学家Lehmann对多种有机化合物进行了系统的研究, 发现在这些有机化合物与胆甾醇苯酸酯相类似的相变行为, 在机械特性方面行为像液体一样具有流动性, 但是在光学特性方面行为又像晶体一样具有有序性, 从而创用了“液晶”一词。
Lehmann在1922年提出液晶所具有的有序性和流动性, 这些性质可能与生命体所表现的性质有许多类似的地方, 说明生命结构与液晶态有不可忽视的关系[1-2]。
2 生物与液晶不可分离的关系在生物体内部存在许多的液晶现象, 通过对液晶光学性能、温度敏感性等研究, 发现液晶结构的变化与生物体所表现出的许多生命现象具有密不可分的关系。
人们把广泛存在于生物体内的液晶物质叫做生物液晶[3], 生物液晶是液晶理论在生命科学中的具体应用[4]。
选择性反射胆甾相液晶研究进展
选择性反射胆甾相液晶研究进展1. 引言1.1 背景介绍选择性反射胆甾相液晶是一种在液晶领域备受关注的新型材料，具有多种潜在应用价值。
胆甾相液晶在不同温度下会呈现出不同的相态，这种特性使其被广泛应用于光学显示器件、智能材料等领域。
随着科技的发展和对新材料需求的增加，对选择性反射胆甾相液晶的研究也愈加引起人们的关注。
胆甾相液晶的研究意义主要体现在其在光学和电子方面的潜在应用价值。
该材料的特殊结构和性能使其具有较高的光学透明性和反射性能，可用于制备高清晰度、高对比度的液晶显示器。
选择性反射胆甾相液晶还具有快速响应、低功耗等优点，有望在可穿戴设备、智能手机等电子产品中得到广泛应用。
选择性反射胆甾相液晶的研究具有重要的科学意义和应用前景，对其特性和性能的深入探究将有助于推动液晶材料领域的发展，并为相关领域的技术创新提供新的思路与可能性。
1.2 研究意义选择性反射胆甾相液晶是一种特殊的液晶相，具有独特的结构和性质。
对其进行深入研究可以揭示液晶相的形成机制，为新型液晶材料的设计和合成提供理论依据。
选择性反射胆甾相液晶还具有广泛的应用前景，可以用于光学显示器件、光电器件、生物传感器等领域。
研究选择性反射胆甾相液晶的意义在于推动液晶科学的发展，促进技术创新和产业升级。
通过对其特性和性能的深入了解，我们可以更好地利用其优异的光学和电学性质，开发出更加高效、稳定和环保的液晶材料，为人类社会的进步做出贡献。
选择性反射胆甾相液晶的研究具有重要的科学意义和应用价值。
2. 正文2.1 选择性反射胆甾相液晶的特点选择性反射胆甾相液晶是一种在液晶领域具有重要应用前景的新型材料。
其主要特点包括：1. 具有优异的热稳定性：选择性反射胆甾相液晶在高温环境下依然能保持稳定的液晶结构，具有良好的热传导性能，适用于高温条件下的显示器件。
2. 具有高度选择性反射性能：选择性反射胆甾相液晶在特定波长的光线入射时能够实现高度选择性的反射，具有良好的抗干扰能力，适用于各种光学传感器和光学设备。
毕业论文-聚合物稳定蓝相液晶显示器
毕业论文-聚合物稳定蓝相液晶显示器聚合物稳定蓝相液晶显示器摘要聚合物稳定蓝相液晶具有电场诱导下从光学各向同性到各向异性转换的特性，且无需表面处理，具有非常好的宽视角特性，响应时间在亚毫秒数量级，但仍存在两个主要问题，即蓝相液晶显示器的驱动电压仍然很高，光学效率很低。
本文对共面转换模式下的聚合物稳定蓝相液晶进行了数值模拟，在这个模拟中可以对蓝相液晶在不同参数:波长、克尔常数、电极尺寸下的电光曲线进行研究并讨论了降低驱动电压的方法。
最后，介绍了优化电极结构来达到降低驱动电压的目的。
关键词：蓝相液晶显示器，克尔效应，感应双折射率，电光曲线毕业论文外文摘要Modeling of Polymer-stabilized Blue PhaseLiquid Crystal DisplaysAbstractPolymer-stabilized blue phase liquid crystal displays offer several attractive features: they do not require any alignment layer so that the fabrication process is simple; the voltage-off state is optically isotropic so that the viewing angle is wide and symmetric; the response time is in sub-microsecond range，so that it enables color sequential displays using RGB light emitting diodes. at present，two major challenges need to be overcome: high operating voltage and low optical efficiency.This letter discuss the detailed formulation of my numerical model that is useful for calculating the induced birefringence of BPLCs based on the Kerr effect in IPS cell. From this model，the dependence of BPLC electro-optics on different parameters such as wavelength，electrode configuration. Finally，potential approaches for reducing the driving voltage are discussed.Keywords：blue phase liquid crystal displays ，Kerr effect ，induced birefringence profile，electro-optical properties1 引言胆甾相液晶显示器是一种应用也很广泛的显示模式，蓝相是分子重复扭曲排列的结果，蓝相一般具有三种状态，按照温度从低到高为蓝相1、蓝相2、蓝相3，分别具有体心立方、简单立方和等方对称结构；晶蓝相1、2 晶胞的晶格常数通常为几百个纳米，所以该相态对紫外- 可见区显示出布拉格衍射特性。
胆甾相液晶可见光布拉格反射实验
胆甾相液晶可见光布拉格反射实验阮 亮 丁慎训 杨秀珍(清华大学现代应用物理系，北京 100084)摘 要 胆甾相液晶可见光反射行为，在某种意义上与晶体粉末样品X光衍射相似，本文主要提供一个巧妙而又直观的布拉格反射实验方法，并测量胆甾相结构周期——螺距与温度的关系，进而揭示胆甾相液晶热色效应的机理.关键词 胆甾相液晶；布拉格反射分类号 O 734.2研究布拉格反射规律通常是使用X射线或微波，本文则提供了一个更直观的实验来达到这一目的.实验用胆甾相的多畴螺旋结构代替晶体粉末样品，由胆甾相螺旋结构的周期——半螺距P/2代替晶体的晶格常数a，用可见光来代替X射线或微波，既可用肉眼观察，又可用实验装置定量的测量.为了进一步阐明实验原理，有必要对物质中介态——液晶态作一简单介绍.某些具有各向异性的分子(如棒状、板状、盘状)组成的有机化合物可以为液晶，它是一个介于固相和液相之间的中介相，加热过程中液晶有一个固相到液晶相转变的温度T m(熔点)，继而有一个液晶相到各向同性液相的转变温度T c(清亮点——由混浊的液晶相变为清彻透明的液相而得名)，因此，仅在T m～T c温度范围内为液晶相.它具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性，此类液晶属热致液晶，其结构可分为三大类：近晶型、向列型、胆甾型，分别如图1的(a)、(b)、(c).向列相中长棒状分子的位置是无序的，图1 液晶的分子排列但分子取向是有序的，沿某一从优方向取向，此从优方向用一单位矢量n(称为指向矢)来描述，液晶相中n和-n是不可区别的.胆甾相可以认为是螺旋向列相，指向矢n在空间不是恒定的，沿螺旋轴(光轴)螺旋状旋转.胆甾相结构沿光轴呈周期变化，由于n和-n的等价性，所以其重复周期为半螺距P/2.由于其结构的特征，胆甾相光学性质是独特的，指向矢n旋转上千圈/mm；又由于半螺距的典型值约为3 000，它远大于分子的线度，与可见光波长相当，所以这种周期结构可以产生可见光的布拉格反射.当然，胆甾相螺距由材料本身的组分确定，并随外界温度(电场、磁场等因素)而变化，产生色彩鲜明的布拉格反射谱，形成有趣而实用的胆甾相热色(温度)效应(电光、磁光效应)，较固定晶格常数的晶体具有更丰富、更奇妙的性质.1 反射模型早在1933年Oseen［1］确认，光从互相平行的指向矢平面上反射，满足布拉格反射条件，但由于胆甾相沿光轴不同方向的折射率不同，故严格处理很复杂.我们采用Fergason［2］的反射模型：1) 零级近似下，认为胆甾相为具有平均折射率的各向同性介质.2) 一级近似下，我们注意到介质并不严格各向同性，光学性质受到空间结构周期半螺距的调制，对一般胆甾相～1.5(双折射Δn《)，由可见光布拉格反射实验可以证实其不失普遍性.更为精确的处理方法已被de Vries［3］等指出，要用麦克斯韦方程和折射率张量求解.图2为胆甾相多畴样品中的布拉格反射，所有的光线都假定在纸面内，并图示了倾斜入射时A畴、B畴典型的几何条件［4］.设可见光束按入射角φｉ在样品中传播，一直到达A畴或B畴，光线受到布拉格反射，其出射角用表示，布拉格反射前后光束间夹角为2γ，则由图2 A畴和B畴可以得到布拉格反射条件(取一级谱)λ=λ0cosγ (4)其中λ0是γ=0°时的波长，由于胆甾相结构周期为P/2，液晶平均折射率为，则λ0=2P/2=P，式(4)变为λ=Pcosγ，由此得到相应A畴、B畴的波长为式(5)即斜入射的布拉格反射条件.当选择胆甾相螺距为～4 000时，不同出射角φｒ处有可见光多彩谱线存在，这就是可见光布拉格选择反射谱.为了获得尽量多的复盖红→紫的鲜明色彩，选择大的倾角φＩ=80°入射是有利的.为了统一起见，定义：出射方向与-x方向夹角αｒ表示出射角，则αｒ(A)=90°+φｒ(A),αｒ(B)=90°-φｒ(B).于是，式(5)统一为2 实验图3为测量系统装置简图.选用水银(或氦灯)作光源，用控温装置改变样品温度，用分光计、光电接收器测量谱线强度和位置.图3 布拉格反射实验测量系统简图2.1 测量布拉格选择反射谱强度的角分布图4 布拉格选择反射谱强度角分布Iλ(α)～α固定大入射角φI=80°，选择5～6个适当的温度值，测量布拉格反射谱强度Iλ(α)，见图4.采用水银灯光源，相应红→紫的可见光谱线为λ=6 234,5 780,5 461,4358,4 0462.2 布拉格选择反射波长的角分布λｔ(α)在图4的Iλ(α)中，用强度峰值对应的谱线波长λｍ和相应的α角作λｔ(α)曲线族，见图5，这就是不同温度条件下，布拉格选择反射波长的角分布曲线族.图5 布拉格选择反射波长的反射角分布λｔ(α)～α曲线2.3 布拉格反射波长随温度变化规律(在固定的反射方向观察)由λｔ(α)～α实验曲线，选择固定的反射方向α角，作布拉格反射波长λa(t)～t 曲线族，如图6所示.由图6可清楚地看出，对着α反射方向观察反射波长颜色随温度的变化，这就是胆甾相液晶温度效应的温度色标.图6 不同反射角α的布拉格反射波长随温度变化曲线2.4 测定胆甾相螺距随温度的变化规律由图5实验曲线族λｔ(α)～α，在不同温度下，由相应的(λ,α)ｔ值，按式(5)计算P(t)，作P(t)～t曲线，这是利用布拉格反射谱反过来测定胆甾相螺距的方法，并揭示：温度引起的布拉格反射谱的种种变化来源于液晶结构螺距的改变，这就是胆甾相液晶热色效应的机理.3 参考文献1 Oseen C W. The Theory of Liquid Crystals. Trans Faraday Soc, 1933,29:8832 Fergason J L. Mol Cryst. Liq Cryst, 1966,1:2933 de Vries H. Rotatory Power and Other Optical Properties of Certain Liquid Crystals. Acta Crystallorgr, 1951,4:2194 de Gennes P G. 液晶物理学.1975修订版.孙政民，王新久编译.上海：上海翻译出版公司，1990.289收稿日期：1997-08-12AN EXPERIMENT ON THE BRAGG REFLECTION OF LIGHTFROM A CHOLESTERIC LIQUID CRYSTALRuan Liang Ding Shenxan Yang Xiuzhen(Department of Physics, Tsinghua University, Beijing, 100084, China) Abstract Light scattering from a cholesteric liquid crystal behaves in a manner analogous to X-ray scattering from solid powder samples. It is provided an experiment on the Bragg reflection of light, the relationship between period of a cholesteric structure-pitch and temperature is measured and the mechanism of themal-colur effect from a cholesteric liquid crystal is revealed.Key word cholesteric liquid crystal; Bragg reflection。
液晶高分子(LCP)及其应用
液晶高分子（LCP）及其应用摘要:液晶高分子是近几十年来迅速兴起的一类高分子材料,由于其本身具有高一系列优异的综合性能以及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。
本文简要介绍了液晶高分子的类型、特性、主要应用以及液晶高分子发展趋势与展望。
关键词:液晶高分子；分类；特性；应用；发展趋势与展望1 引言物质在晶态和液态之间还可能存在某种中间状态，此中间状态称为介晶态，液晶是一种主要的介晶态。
液晶即液态晶体，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性［1］（如介电常数各向异性，折射率各向异性等）。
自从1888年奥地利植物学家F.Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后,人们一直从事低分子液晶的研究,直至1941年提出液晶态存在于聚合物体系中,人们才开始进入了对高分子液晶的研究［2］。
然而其真正作为高强度、高模量的新型材料,是在低分子中引入高聚物,合成出液晶高分子后才成为可能的。
20世纪70 年代DuPont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fiber，紧接着纤维Kevlar 的问世及其商品化,开创了液晶高分子(以下简称LCP) 研究的新纪元。
然而由于Kevlar 是在溶液中形成需要特定的溶剂,并且在成形方面受到限制,人们便把注意力集中到那些不需要溶剂,在熔体状态下具有液晶性,可方便地注射成高强度工程结构型材及高技术制品的热致性液晶高分子上。
1975 年Roviello阿首次报道了他的研究成果。
次年Jackson 以聚酯为主要原料合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共聚酯液晶,并取得了专利［3］。
而今,LCP 已成为高分子学科发展的重要分支学科,由于其本身具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、良好的介电性、阻燃性等一系列优异的综合性能［4］及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。
2 液晶高分子的分类［5，6］2.1 第一种分类法——热致型和熔致型按液晶形成的条件，可将高分子液晶分为热致型液晶和熔致型液晶（1）热致型液晶通过加热而呈现液晶态的物质称为热致型液晶。
胆甾相液晶在显示中的应用
胆甾型液晶显示的研究及进展摘要胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物，其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。
在液晶相状态下具有独特的光学特性，因此在功能材料领域具有广阔的应用前景。
本文系统阐述了其在光学显示领域的研究进展关键字：胆甾相液晶，用途，特性，进展1.胆甾型液晶简介液晶是处于固态和液态之间具有一定有序性的有机物质，具有光电动态散射特性；它有多种液晶相态，例如胆甾相，近晶相，向列相等。
由于液晶分子的有序排列，使得其呈现有选择的散射，也因此使其具有显示功能的潜力。
胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物，其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。
在液晶相状态下具有独特的光学特性，类似一维光子晶体，具有选择性布拉格反射，因此在功能材料领域具有广阔的应用前景[1]。
2.胆甾型液晶组成及排列2.1.胆甾型液晶组成单一成分的胆甾型液晶：此类胆甾相液晶分子本身就具有旋光性，大部分是胆甾醇的卤化物、脂肪酸或碳酸酯等衍生物，分子结构通式如图2-1所示，其中-R1为饱和碳链, -R2为任意原子团[2]。
图2-1 胆甾醇酯分子通式此外对氧化偶氮苯甲醚类、对正甲氧基苯甲醛类化合物，具有不对称碳原子，呈长棒状的化合物等通常都可能成为胆甾相液晶。
多组分的胆甾型液晶：为满足液晶各方面性质的要求，故用于显示的胆甾相液晶一般是混合物，可以由胆甾型液晶与胆甾型液晶互混而成，也可以通过向具有不对称碳原子、存在相互成对应体的旋光异构体的向列相液晶分子中添加手性掺杂剂来获得[3]。
2.2.胆甾型液晶分子排列胆甾型液晶具有层状的分子排列结构，层与层间相互平行，其分子细长，长轴具有沿某一优先方向取向，相邻两层分子间的取向不同，一般相差15°左右，且该优先方向取向在空间沿螺旋轴(光轴方向) 螺旋状旋转。
这种特殊的螺旋状结构使得胆甾相晶体具有明显的旋光性、圆偏振光二向色性以及选择性布拉格反射。
胆甾相液晶的光学特性_李昌立
第17卷 第3期2002年6月 液 晶 与 显 示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Vol .17,No .3 Jun .,2002文章编号:1007-2780(2002)03-0193-06胆甾相液晶的光学特性李昌立,孙 晶,蔡红星,翁占坤,高俊杰(长春光学精密机械学院,吉林长春 130022)摘 要:基于胆甾相液晶的特殊分子结构,综合阐述了胆甾相液晶的旋光性、选择性光散射和偏振光二色性等光学特性,揭示了它的光学特性主要源于它螺旋状的分子结构及其光学各相异性。
关键词:胆甾相液晶;选择性光散射;螺距;布喇格反射中图分类号:O753.2 文献标识码:A 收稿日期:2001-12-02;修订日期:2001-12-261 引 言胆甾相液晶同其他液晶态物质一样,既有液体的流动性、形变性、粘性,又具有晶体的光学各向异性,是一种优良的非线性光学材料[1],具有明显的热光效应、电光效应、电热光效应[2]、磁光效应[3]、压光效应[4,5]等。
较一般液晶不同的是它具有螺旋状分子取向的排列结构,因此,它除了具有普通液晶具有的光学性质外还具有它本身特有的光学特性。
2 胆甾相液晶胆甾相液晶也称螺旋状液晶,是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物(酯化物或卤代物)以及分子内具有不对称碳原子的高分子化合物,它具有层状的分子排列结构,层与层间相互平行,其分子细长,长轴具有沿某一优先方向取向,相邻两层分子间的取向不同,一般相差15°左右,且该优先方向取向在空间沿螺旋轴(光轴方向)螺旋状旋转。
因此,各层间的取向渐变可连成一条空间扭曲的螺旋线,该液晶整体形成螺旋结构(如图1)。
设胆甾相液晶的优先方向(指向矢)为n ,螺距为p ,由于在液晶相中,胆甾相结构沿指向矢方向呈周期性变化,且n 和-n 具有等价性,所以,其螺距周期为p 2,其典型值约为0.3μm ,远远大于分子线度,为可见光波长数量级。
胆甾相液晶织构光谱特性
胆甾相液晶织构光谱特性王佳菱;杜鑫;吕加;于天池;范志新【摘要】胆甾相液晶具有特殊的光学性质,因此在液晶显示和光电子器件方面有特殊的应用.实验制备出稳定的平面态和焦锥态织构样品,用偏光显微镜观察织构并拍摄了各个织构的照片,用分光光度计测试了不同织构时的透射光谱,发现大晶畴焦锥态样品也有比较好的透光性,这对胆甾相液晶光学性质的进一步研究及应用具有重要的意义.【期刊名称】《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(026)002【总页数】5页(P235-239)【关键词】胆甾相液晶;平面织构;焦锥织构;透射光谱【作者】王佳菱;杜鑫;吕加;于天池;范志新【作者单位】哈尔滨商业大学,基础科学学院,哈尔滨,150028;哈尔滨商业大学,基础科学学院,哈尔滨,150028;哈尔滨商业大学,基础科学学院,哈尔滨,150028;大连交通大学,数理系,辽宁,大连,116028;河北工业大学,应用物理系,天津,300130【正文语种】中文【中图分类】O436胆甾相液晶是向列相液晶的一种特殊形式,现在还常用手性向列相来称呼它.把胆甾相液晶装在液晶盒内,一般说来会呈现平面织构、焦锥织构和场致向列相三种状态的织构[1-5].由于胆甾相液晶特殊的分子结构以及光学的各向异性,决定了它具有晶体的旋光性、偏振光二色性和它本身特有的可见光布拉格选择性反射等性质,因为胆甾相液晶具有特殊的光学性质使其在显示领域和光电子器件方面具有特殊的应用[6].研究胆甾相液晶的织构和光学性质无论是对于液晶物理理论和显示应用都具有一定的基础意义和实用价值.平面织构最容易实现,人们对胆甾相液晶的了解基本上是从对平面织构的研究中认识到的,对焦锥织构的认识是不清楚的,有些结论是联想过来的.这是由于制备大晶畴焦锥织构稳定样品的困难,小晶畴样品散射现象严重掩盖了其他性质,因而对于胆甾相液晶焦锥织构光学性质研究的报道不多.本文制备出了大晶畴焦锥态稳定样品,因此有条件进行胆甾相液晶织构光学性质的实验研究.1 胆甾相液晶织构胆甾相液晶处于哪种织构通常由螺距和边界条件等决定.一般条件下平面织构为稳定状态,施加电场可使液晶盒进入方格栅织构、焦锥织构和场致向列相以及一些瞬态等状态.胆甾相液晶的平面织构是在液晶盒中,螺旋轴方向平均而言垂直于基板表面,而液晶分子的指向矢总是垂直于螺旋轴,平行于基板表面.对于胆甾相液晶的平面织构,当可见光垂直入射到液晶盒表面时,发生选择波长的布拉格反射,反射波长与胆甾相液晶双折射率的平均值和胆甾相液晶的螺距P的关系是:波长带宽为:如果不是垂直入射,入射角和反射角同为θ时,反射波长为在正交偏光场中观察平面态液晶盒呈布拉格反射光的补色.当增加电场时胆甾相可以排列成方格栅织构:胆甾相液晶每一层平面的互相垂直的方向指向矢有周期性.缓慢的小幅度变化的波纹,叠加结果形成方格栅状图案.外电场电压小的UH扰动的结果,使螺旋平面微倾斜.焦锥织构同平面织构一样,也有其固有的扭转螺距,但是在液晶盒中,螺旋轴方向在液晶盒内呈二维(或三维)随机分布,且液晶分子的指向矢方向总是与螺旋轴相垂直.由于在液晶盒中焦锥态总是多畴结构,晶畴又很小,一般仅有微米尺寸大小,光在晶界处因折射率的突变而造成光散射,使得焦锥态液晶盒看上去如同一片“毛玻璃”.在正交偏光场中观察焦锥态液晶盒,呈现一定的双折射干涉着色.偏光显微镜观察,会发现不同螺旋轴方向的液晶晶畴呈现不同的颜色,有非常丰富多彩又奇特的织构图案. 场致向列相只有在液晶盒处在外电场中才能看到,这种状态时没有了扭转,螺旋轴被解旋,而液晶分子的指向矢都垂直于基板表面.在正交偏光场中观察场致向列相液晶盒呈完全黑场.电场引起织构突变的相变电压值,可以根据液晶的弹性形变的连续体理论进行计算,结果如下[5].平面织构到方格栅织构:方格栅织构到焦锥织构焦锥织构到场致向列相其中:k11、k22、k33分别为展曲、扭曲、弯曲弹性常数,d为盒厚,P0为胆甾相液晶固有螺距,Δε为介电常数各向异性值.长螺距的胆甾相液晶在电场作用下容易进入指纹织构,其条状指纹织构是很自然的电控光栅元件,用激光束入射会看到有规律的衍射效应.2 实验部分胆甾相液晶盒的盒厚d=6μm,液晶盒边界条件分2种,一种是采用低预倾角取向材料,以制备平面织构液晶盒;另一种是高预倾角取向材料,以制备焦锥织构液晶盒.灌注向列相液晶加手性剂配置的胆甾相液晶,螺距分别有P=3μm、P=0.44 μm和0.36μm,双折射差Δn=0.15,平面织构时布拉格反射红光波长λ=0.66μm和绿光λ=0.66 μm.样品先经过热处理,放到干燥箱中升温到液晶清亮点温度,之后以不同的降温速度冷却到室温,快速降温得到小晶畴焦锥织构样品和平面织构样品,在比清亮点温度低几度温度下恒温数小时再降温到室温,得到大晶畴焦锥织构样品.用偏光显微镜观察样品的液晶织构,用数码相机拍摄各种织构的照片.用紫外可见光分光光度计测试样品的透射光谱.对几种样品施加电场,观测织构变化过程并测试不同电压下的透射光谱.3 实验结果和讨论图1给出胆甾相液晶平面织构与焦锥织构的偏光显微镜照片.图2给出用分光光度计测试的螺距P=0.44μm的几种胆甾相液晶不同织构的透射光谱.图3给出的是加电场螺距P=0.36μm的胆甾相液晶平面织构向场致向列相转变过程呈现不同织构的透射光谱.图1 胆甾相液晶平面结构与焦锥织构的偏光显微镜照片由于照片是用透射光拍摄的,所以平面织构呈补色颜色.从图1(A)可以看到平面织构晶畴很大,晶界向错线为细线条,起保持盒厚均匀作用的衬垫料小珠子往往是晶界线的起点和终点.从图1(B)可以看到,小晶畴的焦锥织构样品,晶畴尺寸很小,在微米水平.图1(C)表现的是大晶畴的焦锥织构样品,晶畴尺寸在数十到上百微米水平.图1(D)表现的是场致向列相照片,正交偏光场则会看到的是完全暗场.图1(E)表现的是长螺距电致指纹织构样品,不加电场时是平面织构,加电场看到指纹线一条接一条地生成,直到充满整个视场.这种指纹线的宽度等于半个螺距,是直接测试胆甾相液晶螺距的一种方法.继续增加电场会看到指纹线再一条接一条地消失,原地转变为场致向列相,没有螺距随电压增加而变长的现象.图1(F)表现的是大晶畴的焦锥织构样品加电压,原来光滑均匀的织构上出现了随电压变化的条纹.从图2(A)的透射光谱曲线可以看到,平面织构时,由于布拉格反射现象,透射光谱在(0.660±0.035)μm范围出现最低值,表明布拉格选择反射光波长满足关系,反射光波长带宽满足关系Δλ=ΔnP.另外最低值不为零,原因是胆甾相液晶的螺旋结构有左手性和右手性之分,使可见光布拉格选择反射还有左旋光和右旋光之分,只有把左旋光和右旋光都反射掉透射光最低值才会很低.从图2(B)可以看出,小晶畴的焦锥织构样品由于散射严重,透射光谱强度比较弱,但也不是一致的弱,在兰光450 nm波长处却有比较高的透光率,对红光的透光率比较低.图2(C)表明,大晶畴的焦锥织构样品在可见光范围是还比较透明的,这一点与以往人们对焦锥织构光学性质的认识是不同的.在以往的研究报道中提起焦锥织构,认为就是光的散射[2-3].其实大晶畴焦锥织构还具有双折射等光学性质,有待于人们进一步深入研究并加以应用.图2(D)表明,进入完全场致向列相的胆甾相液晶盒样品的透光性已经很好,没有多少散射损失.图2 几种胆甾相液晶不同织构光谱图3 胆甾相液晶平面织构向场致向列相转变过程透射光谱图3(A)表明螺距P=0.36μm的胆甾相液晶平面织构时具有布拉格反射现象,与图2(A)的区别在于反射波长中心位置不同.图3(B)表明,加电场平面织构被破坏,大的平面织构晶畴变成细碎的三维焦锥织构小晶畴,对光的散射很严重,透射光谱强度比较弱.图3(C)表明,继续增加电压焦锥织构晶畴有所长大,变成二维性的焦锥织构,但电场短时间内驱动生成的晶畴仍然不够大,对光的散射现象仍然很严重.在对液晶盒直接观察就能看到一加上电场,原来呈绿色的液晶盒马上变成了“毛玻璃”.图3(D)表明,当外加电场达到场致向列相电压时,液晶盒又变得比较透明,这时的透射光谱强度比较高.4 结语胆甾相液晶具有特殊的光学性质,在液晶显示和光电子器件领域有十分特殊的应用.晶畴焦锥织构样品以光散射为主要特点,大晶畴焦锥织构样品和场致向列相样品却有比较好的透光性.对于研究其电光性质具有重要的意义.参考文献:[1]李昌立,孙晶,蔡红星,等.胆甾相液晶的光学特性[J].液晶与显示,2002,17(3):193-198.[2]杨登科.双稳态螺旋相液晶显示器[J].现代显示,1994(1):17-23.[3]才勇,黄锡珉,马凯.双稳反射式螺旋相液晶显示器[J].液晶与显示,1997,12(3),196-205.[4]产启林.胆甾相液晶在彩色显示技术中的应用[J].现代显示,2004(5):17-22.[5]施善定.液晶与显示应用[M].上海:华东华工学院出版社,1993:119-120.[6]AKSENOVA E V,YU A,VALKOV.LightScattering in Cholesteric Liquid Crystals with a Large Pitch[J].Journal of experimental and theoretical physics,2004,98(1):62-92.。
热致胆甾液晶聚合物的蓝相织构与光学性能
热致胆甾液晶聚合物的蓝相织构与光学性能张宝砚*、孟凡宝、贾迎钢、胡建设(东北大学分子科学与工程中心，沈阳110004.*联系人，E-mail:baoyanzhang@)蓝相(blue phases, BP)是指各向同性相至胆甾相之间存在的相态。
早在1988年F.Reinitzer [1]在观察胆甾醇苯甲酸酯是就发现了蓝相。
但是直到1956年这个相态才被G .W.Gray [2]称为蓝相，存在三种蓝相，BPI 、BPII 、BP III 。
1977年D.Armitaze 和F.P.Price 通过实验证明了蓝相是不同于胆甾相的热力学稳定相，随温度升高以胆甾相(Ch) BPI BPII BP III (Iso)顺序出现[3、4]。
通常小分子蓝相区间仅1℃左右，而且各蓝相之间和蓝相至液晶相和各向同性态之间的焓变非常小，给各相界的确定和结构表征以及理论研究带来了困难，一些科学家就采用了把小分子蓝相稳定住以期获得宽蓝相区间，日本学者Hirotsugu Kikuchi ，Masayuki Yokoto [5]和其他学者都做出了贡献[6、7]。
其中文献5中用聚合物稳定的小分子蓝相宽为66℃，是目前公开报道的最宽蓝相区间。
聚合物蓝相的报道始于二十世纪末，人们发现，几乎所有蓝相都在较高温度出现，且蓝相区间较窄，最宽的胆甾聚合物蓝相为5℃[8]。
U.Singh 等发现液晶聚合物蓝相和小分子蓝相一样具有选择反射等优秀性能，选择反射的波长(λ)与平均折射率(n)、螺距(P)以及光对液晶螺旋轴的入射角(θi )和反射角(θr )的关系也遵循Bragg 方程。
但是聚合物的光学活性与温度的关系并不像小分子那样遵循Landau-Gennes 自由能理论，为聚合物蓝相理论的研究提出了新课题。
图1是从清亮点（160℃）第一次冷却至-180℃时的织构，本课题组在分子设计中本着小螺距、强扭曲的设计思想，将带有薄荷醇为端基的胆甾液晶单体与不同的向列液晶单体接枝到硅氧烷链上，得到了具有宽蓝相区间的聚合物，图1是单体和相应聚合物P 1的蓝相织构，液晶单体的蓝相区间仅为1℃，初步确定为BP II ，b 和c 是P 1第一次升温达到清亮点(160℃)后冷却至11sin sin 1cos [sin ()sin ()]2i r n P n n θθλ−−=⋅⋅+(1)－180℃的BP II织构，b是93.1℃时拍摄到的织构，c是－174.5℃时拍摄到的织构，可以看到清晰的冻裂的条纹，但在此温度下依然有选择反射蓝光的特点，随升温速率不同裂纹消失的温度也不同，但都在0℃以下裂纹愈合，织构也不变。
胆甾相液晶温度相变2
组员：王 旭 王俊轶 张 煜 张亦弛 李济多
问题
Explain the phase change for cholesteric LC material with temperature variation. Discussion the application of this property. 解释胆甾相液晶材料随温度变化发生相变的原 因，并讨论基于此特性的应用。
胆甾相液晶油墨
液晶油墨主要由水溶性树脂、液晶胶囊、助剂、连接料、 消泡剂等组成。 1 ）液晶 常用的胆甾醇型液晶( 如胆醇苯甲酸酯)适用于制作感温型液 晶油墨。它是以胆甾醇( 又称胆固醇) 为原料，经卤化或酯化 反应制得卤化物和酯盐类。 2 ）微胶囊 微胶囊是用来包裹液晶的材料。它由明胶、阿拉伯树胶、甲 醛、醋酸、氢氧化钠等组成。 3 ）连接料 连接料为水基树脂，常用的有水溶性树脂聚乙烯醇、水溶胶 性树脂、水分散性树脂等具有较好的耐久性和力学强度的材 料。
目录
胆甾相液晶温度—相变关系的解释 胆甾相液晶温度—相变关系的应用
1. 基于液晶旋光性的光学读出红外探测系统 2. 航空发动机叶片冷却气膜分布状况研究 3. 胆甾相液晶油墨
什么叫胆甾相液晶
胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶 相的胆甾醇衍生物，其分子内具有手性碳原子 和周期性螺旋结构。
胆甾型液晶油墨在澳门龙门钞上的防伪应用
胆甾相液晶油墨
基本原理
液晶油墨不是以墨层颜料构成彩色图文的，而是以 墨层中的液晶感温引起有序排列分子方向的改变， 从而有选择地反射特定波长的可见光并吸收其他波 长光。受自然光和人工白光以及某些波长的色光照 射时，由于折射现象而加强反射，随着温度的上升， 由长波长的颜色变为短波长的颜色(即按红色→绿色 →青色变化)。其液晶的成色机理是由于液晶对特定 波长的光有选择性地反射，液晶必须印在黑色或暗 色的底色上。
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胆甾相液晶的相变
胆甾相液晶相变的原因
（1）温度升高，分子热运 动加剧，分子活动范围增 大，螺距增大
（2）温度升高，层间旋光 角增大，螺距减小
胆甾相液晶相变的原因
在纯的单一胆甾相液晶及多 数液晶混合物中，其螺距随 温度升高而减小。
目录
胆甾相液晶温度—相变关系的解释 胆甾相液晶温度—相变关系的应用
1. 基于液晶旋光性的光学读出红外探测系统 2. 航空发动机叶片冷却气膜分布状况研究 3. 胆甾相液晶油墨
基于液晶旋光性的光学读出红外探 测系统
基于液晶旋光性的光学读出红外探 测系统
航空发动机叶片冷却气膜孔分布状 况研究
多种混合的胆甾型液晶分辨率可达0.1°C 。
航空发动机叶片冷却气膜孔分布状 况研究
目录
胆甾相液晶温度—相变关系的解释 胆甾相液晶温度—相变关系的应用
1. 基于液晶旋光性的光学读出红外探测系统 2. 航空发动机叶片冷却气膜分布状况研究 3. 胆甾相液晶油墨
什么叫胆甾相液晶
胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶 相的胆甾醇衍生物，其分子内具有手性碳原子 和周期性螺旋结构。
胆甾相液晶油墨
“微胶囊”型油墨
现在液晶能反映 -100～700 ℃的温度范围，精度 是0.50 ℃。由于液晶的分子排列并不像晶体结构 那样牢固，所以很容易受到电场、磁场、温度、 应力以及吸附杂质等外部刺激的影响使其各种光 学性质发生变化，为了不让液晶被其他物质污染， 保证呈色效果，需将液晶包裹在微球状胶囊里， 再与连接料混合制成所谓的“微胶囊”型油墨。
航空发动机叶片冷却气膜孔分布状 况研究
航空发动机叶片冷却气膜孔分布状 况研究
航空发动机叶片冷却气膜孔分布状 况研究
航空发动机叶片冷却气膜孔分布状Fra bibliotek况研究温度范围 应用实例
-30~-10°C 冷冻储藏室，冷冻告示，冷点检测
-10~0°C 酒瓶，饮料瓶，冷饮杯，装饰板，婴儿奶瓶温度标记，装饰 物，温度计，宝宝洗澡温卡，广告，防伪商标，电磁辐射探 测，可见光成像，无损探伤，变色服饰，病变诊断，人体热 图
胆甾型液晶油墨在澳门龙门钞上的防伪应用
胆甾相液晶油墨
基本原理
液晶油墨不是以墨层颜料构成彩色图文的，而是以 墨层中的液晶感温引起有序排列分子方向的改变， 从而有选择地反射特定波长的可见光并吸收其他波 长光。受自然光和人工白光以及某些波长的色光照 射时，由于折射现象而加强反射，随着温度的上升， 由长波长的颜色变为短波长的颜色(即按红色→绿色 →青色变化)。其液晶的成色机理是由于液晶对特定 波长的光有选择性地反射，液晶必须印在黑色或暗 色的底色上。
胆甾相液晶油墨
液晶油墨主要由水溶性树脂、液晶胶囊、助剂、连接料、 消泡剂等组成。 1 ）液晶 常用的胆甾醇型液晶( 如胆醇苯甲酸酯)适用于制作感温型液 晶油墨。它是以胆甾醇( 又称胆固醇) 为原料，经卤化或酯化 反应制得卤化物和酯盐类。 2 ）微胶囊 微胶囊是用来包裹液晶的材料。它由明胶、阿拉伯树胶、甲 醛、醋酸、氢氧化钠等组成。 3 ）连接料 连接料为水基树脂，常用的有水溶性树脂聚乙烯醇、水溶胶 性树脂、水分散性树脂等具有较好的耐久性和力学强度的材 料。
胆甾相液晶温度—相变关系及 应用
组员：王 旭 王俊轶 张 煜 张亦弛 李济多
问题
Explain the phase change for cholesteric LC material with temperature variation. Discussion the application of this property. 解释胆甾相液晶材料随温度变化发生相变的原 因，并讨论基于此特性的应用。
50~100°C 家用电器，咖啡杯，热茶杯 100°C以 工业应用，输热导管，机械摩擦，食品，医疗，杀菌消毒， 上 热点检测
胆甾相液晶油墨
油墨领域中，如今已研制出多种高科技含量及有特殊功能的 新型油墨，目前液晶温变材料是人们最感兴趣的研究课题， 在防伪印刷中仍然占有较大的比重，这种油墨的印刷性能及 感温受色效果都比较理想，可以用于一次性商品防伪。