高分子液晶材料
高分子液晶材料的结构
高分子液晶材料的结构高分子液晶材料是一种具有有序结构的聚合物材料,其结构是由高分子链和液晶基团组成的。
高分子液晶材料中的液晶基团是一种含有扁平或柔性环形结构的化学基团,它们具有高分子链的延展性和可塑性,并且能够在外界作用下改变其形状和排列方式。
这种液晶基团能够使高分子材料具有液晶相,即具有有序排列的分子结构。
液晶基团的结构可以分为两类:侧链型和主链型。
侧链型液晶高分子材料中,液晶基团通过共价键连接到高分子链上,使得高分子链的某些段具有液晶性质。
主链型液晶高分子材料中,液晶基团直接作为高分子链的一部分,整个高分子链都具有液晶性质。
高分子链是高分子液晶材料的另一个组成部分,它是由重复单元构成的聚合物链。
高分子链的结构和性质决定了液晶材料的力学性能和热性能。
常见的高分子链有聚酯、聚酰胺、聚醚等。
高分子链中的化学键有着不同的刚度和柔性,这会影响高分子链的可弯曲性和液晶相的稳定性。
高分子液晶材料在液晶相中具有特定的排列方式。
常见的排列方式有列相、层相和体相。
列相是指高分子链在一个方向上有序排列,形成柱状结构,这种排列方式适用于侧链型液晶高分子材料。
层相是指高分子链在平面上有序排列,形成层状结构,这种排列方式适用于主链型液晶高分子材料。
体相是指高分子链在三个维度上都有序排列,形成立体排列的结构。
高分子液晶材料的结构可以通过各种方法进行调控和改变。
其中影响液晶相行为的因素包括高分子链的长度、侧链的长度和取向、高分子链和侧链之间的作用力以及外界温度和压力等。
通过调整这些因素,可以改变高分子液晶材料的液晶相稳定性、相转变温度和机械性能等。
高分子液晶材料由于其特殊的结构和性质,在光电、电子、光学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
通过研究高分子液晶材料的结构和性能,可以为其应用提供理论和实验依据,推动高分子液晶材料的发展与应用。
液晶高分子材料
液晶高分子材料
液晶高分子材料是一种具有特殊结构和性能的材料,它融合了液晶和高分子两种材料的特点,具有优异的光学、电学和力学性能,被广泛应用于液晶显示器、光学器件、电子材料等领域。
首先,液晶高分子材料具有优异的光学性能。
由于其分子结构的特殊性,液晶高分子材料能够表现出液晶态和高分子态的双重性质,使其在光学器件中具有重要的应用价值。
例如,在液晶显示器中,液晶高分子材料能够通过外加电场调节其分子排列,从而实现液晶分子的定向排列和光学性质的调控,使得显示器能够呈现出丰富的色彩和清晰的图像。
其次,液晶高分子材料还具有优异的电学性能。
由于其分子结构的特殊性,液晶高分子材料在外加电场作用下能够发生液晶相变,从而实现电光调制和电场调控等功能。
这使得液晶高分子材料在电子材料领域具有广泛的应用前景,例如在智能光电器件、电光调制器件和光电器件等方面都有着重要的应用价值。
此外,液晶高分子材料还具有优异的力学性能。
由于其分子结构的特殊性,液晶高分子材料在外力作用下能够发生形变和结构调控,使其在材料加工和力学性能方面具有独特的优势。
例如在材料加工领域,液晶高分子材料能够通过外力调控其分子排列和结构,从而实现材料的定向排列和力学性能的调控,使得材料具有更好的加工性能和应用性能。
总的来说,液晶高分子材料具有优异的光学、电学和力学性能,具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展和进步,相信液晶高分子材料将在液晶显示器、光学器件、电子材料等领域发挥越来越重要的作用,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
液晶高分子材料
热致性液晶聚合物是1976年美国Eastman Kodak公司首次发现PET改性对羟基苯甲酸(PHB/PET)显示热致性液晶之后才开始研究开发的,直到上世纪80年代中后期才进入实用阶段。美国 Dartco公司首先将“Xydar”的液晶聚合物投放市场,之后美国、日本等数家公司也相继研究出液晶聚合物。由于液晶聚合物在热、电、机械、化学方面 优良的综合性能越来越受到各国的重视,其产品被引入到各个高技术领域的应用中,被誉为超级工程塑料。
LCP的应用
LCP可以加入高填充剂作为集成电路封装材料,以代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料;作光纤电缆接头护套和高强度元件;代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料等。
LCP已经用于微波炉容器,可以耐高低温。LCP还可以做印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件;用于电子电气和汽车机械零件或部件;还可以用于医疗方面。
3
液晶聚合物具有高强度,高模量的力学性能,由于其结构特点而具有自增强性,因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平;如果用玻璃纤维、碳纤维等增强,更远远超过其他工程塑料。
LCP具有突出的耐腐蚀性能,LCP制品在浓度为90%的酸及浓度为50%的碱存在下不会受到侵蚀,对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水,接触后不会被溶解,也不会引起应力开裂。
2
LCP 与其它有机高分子材料相比,具有较为独特的分子结构和热行为,它的分子由刚性棒状大分子链组成,受热熔融或被溶剂溶解后形成一种兼有固体和液体部分性质的 液晶态。LCP的这种特殊相态结构,导致其具有如下特征:具有自增强效果;线膨胀系数小;耐热性优良;具有自阻燃性;熔体粘度低,流动性好;成型收缩率 小;耐化学药品性好等。
LCP还可以与聚砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金,制件成型后其机械强度高,用以代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料,既可提高机械强度性能,又可提高使用强度及化学稳定性等。目前正在研究将LCP用于宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统等。
功能高分子液晶高分子材料详解演示文稿
功能高分子液晶高分子材料详解演示文稿一、引言高分子液晶材料是一种特殊的高分子材料,其分子结构具有液晶性质,可以在温度、压力和电场等外界条件的作用下发生相应的形态变化。
功能高分子液晶高分子材料作为一种新兴材料在电子、光电、光学等领域有广泛的应用。
二、功能高分子液晶高分子材料的特点1.液晶性质:功能高分子液晶材料的分子结构呈现出液晶性质,可以在外界作用下呈现出液晶态、糊状或胶状等不同形态。
2.具有可调性:功能高分子液晶高分子材料的性质可以通过改变温度、压力和电场等外界条件进行调控,实现功能性材料的设计和制备。
3.具有光电响应性:功能高分子液晶高分子材料可以对光电信号进行感应和响应,在光电器件中具有重要的应用价值。
4.具有优异的机械性能:功能高分子液晶高分子材料具有优异的机械性能,可以在固态和液态表现出不同的物理和化学性质。
三、功能高分子液晶高分子材料的分类1.热响应型液晶高分子材料:热响应型液晶高分子材料可通过改变温度来实现液晶态到胶状或溶胀态的转变,具有良好的热敏特性。
2.光响应型液晶高分子材料:光响应型液晶高分子材料可以通过外界光场的刺激而实现液晶态到非晶态的相转变,具有优异的光响应性。
3.电响应型液晶高分子材料:电响应型液晶高分子材料可以通过外加电场的作用在液晶态和胶态之间进行切换,具有较快的响应速度和可再生性。
四、功能高分子液晶高分子材料的应用1.光电器件领域:功能高分子液晶高分子材料在光电器件中具有广泛的应用,如液晶显示器、光电开关、光电传感器等。
2.光学领域:功能高分子液晶高分子材料具有优异的光学特性,可以应用于光学透镜、光学波导和光学存储材料等领域。
3.催化剂载体:功能高分子液晶高分子材料可以作为载体,承载催化剂用于催化反应,具有高效率和高选择性。
4.生物医学领域:功能高分子液晶高分子材料在生物医学领域有广泛的应用,如药物传递系统、组织工程和生物传感器等。
五、功能高分子液晶高分子材料的未来发展六、结论功能高分子液晶高分子材料作为一种新兴材料,具有液晶性质、可调性、光电响应性和优异的机械性能等特点。
高分子液晶
高分子液晶高分子液晶是一种新型高分子材料,具有强度高、模量大的特点。
液晶是某些小分子有机化合物或某些高分子在熔融态或在液体状态下,形成的有序流体,既具有晶体的各向异性,又具有液体的流动性,是一种过渡状态,这种中间态称为液晶态,处于这种状态下的物质称为液晶,高分子液晶材料即为一类新型的特种高分子材料,已经以纤维、复合材料和注模制件等应用于航空、航海和汽车工业等部门。
液晶就是液态和晶态之间的一种中间态,它既有液体的易流动特性,又具有晶体的某些特征。
各向同性的液体是透明的,而液晶却往往是浑浊的,这也是液晶区别于各向同性的液体的一个主要特征。
液晶之所以混浊是因为液晶分子取向的涨落而引起的光散射所致,液晶的光散射比各向同性液体要强达100万倍[3]。
总之,液晶科学获得了许多重要的发展,研究领域遍及物理、化学、电子学、生物学各个学科,发展成了液晶化学、分子物理学、生物液晶及液晶分子光谱等重要学科[5]。
高分子液晶具有独特的性能:(1)在电场和磁场中,高分子液晶排列取向所需的电场强度或磁场强度要比低分子液却大的多,热致性液品的热转变温度高,而粘度大。
(2)奇偶性,所胃奇偶性是指在介晶态的TM,TN,△S,△H随柔性间隔的不同存在着奇低偶高的现象。
不仅主链上有奇偶性效应,而侧链也有奇偶性效应。
(3)高分子液晶的流变行为高分子液晶的流变行为对聚合物材料的应用影响很大。
如粘度是温度的函数,而且在某一温度下,粘度变小。
粘度对剪层影响较大在低剪切速度下,偏离牛顿流体液品的有序性降低一粘度随分子准的增加,粘度下降。
(4)液品相的转变:在一定浓度,液晶转变温度随聚合度的增长而升高。
在各向同性挤剂中,聚合物浓度下降,则相转变温度也下降。
在一定温度下,聚合度越大,则介晶相出现的临界浓度越低。
(5)液品的电光效应.所谓电光效应是指液晶在电场的作用下产生光学的变化,具体如下:相畴的形成,电场可引起向列相,液晶产生威廉姆士相畴;动态散射,液晶中的离子,交变电场作用下对液晶分子施以作用下,随电压增大而增大,当超过弹性界限时就产生湍流;宾一主相互作用液晶中存在其它各向异性分子时施加电场,两者进行相互影响的运动排列[6]。
第5章-液晶高分子材料
3) 根据高分子液晶的形成过程分类
形成条件
热致液晶 溶致液晶
依靠温度的变化,在某一温度范围 形成的液晶态物质
依靠溶剂的溶解分散,在一定浓度 范围形成的液晶态物质
热致液晶
热
固体
冷
热
液晶
冷
液体
溶致液晶
固体 +溶剂
+溶剂
液晶
液体
- 溶剂
- 溶剂
第一节 高分子液晶概述 高分子液晶与小分子液晶相比特殊性
① 热稳定性大幅度提高; ② 热致性高分子液晶有较大的相区间温度; ③ 粘度大,流动行为与一般溶液明显不同。
CN , NO N(CH 3 )2
第一节 高分子液晶概述
1.5 高分子液晶的分子结构与性质
2) 影响聚合物液晶形态和性能的因素
内在因素:
结构, 分子组成, 分子间作用力。刚 性部分的形状,连接单元,
外部因素: 液晶形成过程中的条件主要包括: 形成
温度, 溶剂(组成、极性、量等),液晶 形成时间等。
4
第一节 高分子液晶概述
1.2 液晶的发展历史
在1888年,奥地利植物学家莱尼茨尔(F. Reinitzer)首次发现物质的液晶态。
胆甾醇苯甲酸酯
高分子化合物的液晶性能是在20世纪 50 年代发现。最 早发现的高分子液晶材料为聚(4-氨基苯甲酸)以及聚对苯 二甲酰对苯胺。 我国高分子研究是在1972年起步, 最近高分子液晶材 料已成为高分子研究领域的一个重要部分。
OR
Si CH2 m O
R
第二节 高分子液晶的性能分析和合成方法
•
高分子液晶的合成主要基于小分子液晶的高
分子化,即先合成小分子液晶(液晶单体),在
液晶高分子材料
液晶高分子材料液晶高分子材料是一类结构复杂、性质卓越的高分子材料,具有液晶性质和高分子特性的综合性材料。
液晶高分子材料的结构由高分子主链和液晶侧链构成,液晶侧链通过伸展和收缩,可以调控高分子主链的排列方式,从而影响材料的物理和化学性质。
液晶高分子材料具有很多独特优势。
首先,它们可以改变液晶分子的排列方式和空间取向,实现自组装和自组织,形成复杂的结构和多级层次组织。
其次,液晶高分子材料具有优异的光电、机械和热学性质,常用于制备液晶显示器、电子产品、名片式显示器等。
另外,液晶高分子材料还可以用于制备新型离子导体、光导体和电子传输材料。
液晶高分子材料的设计和制备需要结合化学、物理、材料科学等多个学科知识。
目前,主要的液晶高分子材料包括液晶聚合物、液晶弹性体、液晶嵌段共聚物、液晶有机-无机杂化材料等。
液晶聚合物是一种高分子链上带有液晶侧链的高分子。
液晶侧链与高分子主链之间通过共价键相互连接,构成一种新型的高分子结构。
液晶聚合物通常采用自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等方法制备。
液晶聚合物的液晶性质由液晶侧链决定,而机械、热学和光学性质则受到高分子主链的影响。
因此,液晶聚合物的物理和化学性质比较复杂,需要综合考虑多个因素。
液晶弹性体是一种具有液晶和弹性性质的综合性材料。
其结构由液晶分子、高分子主链和交联结构三部分组成,其中液晶分子和高分子主链通过共价键连接,而交联结构通过物理交联相互连接。
液晶弹性体的性质可通过调控液晶分子的排列方式、高分子主链的构型和交联结构的密度来实现。
由于具有液晶和弹性双重性质,液晶弹性体的应用领域非常广泛。
例如,可以用于制作医疗、航空航天和纺织品等材料。
液晶嵌段共聚物是一种由高分子块和液晶块交替排列组成的高分子材料。
液晶块和高分子块通过共价键或非共价键相互连接,构成一种新型的高分子结构。
液晶嵌段共聚物的性质和结构主要受到高分子块和液晶块的比例、序列和空间位置制约。
其物理和化学性质随比例和序列的变化而发生改变。
2024年液晶高分子材料市场发展现状
2024年液晶高分子材料市场发展现状概述液晶高分子材料是一种常见的材料类型,广泛应用于消费电子产品、显示屏、医疗设备等领域。
本文将分析液晶高分子材料市场的发展现状,包括市场规模、应用领域、主要厂商等方面的内容。
市场规模液晶高分子材料市场在过去几年经历了快速增长。
据统计数据显示,预计到2025年,全球液晶高分子材料市场规模将达到XX亿美元。
这主要得益于日益增长的消费电子产品需求和液晶显示技术的不断进步。
应用领域液晶高分子材料广泛应用于各个领域,其中最主要的应用领域包括:1. 消费电子产品消费电子产品是液晶高分子材料的主要应用领域之一。
例如,液晶高分子材料被广泛用于智能手机、平板电脑和电视等产品的显示屏。
由于液晶高分子材料具有良好的透光性和高对比度,能够呈现出清晰的图像,因此在电子产品中得到了广泛应用。
2. 医疗设备液晶高分子材料在医疗设备中也有广泛的应用。
例如,液晶高分子材料可以用于制造医疗设备的显示屏,能够显示出准确的数据和图像,为医生和患者提供更好的诊断和治疗效果。
3. 汽车行业液晶高分子材料还在汽车行业中发挥着重要作用。
例如,液晶高分子材料可以用于制造汽车仪表板、导航屏和后视镜等部件,提供直观的信息展示和驾驶辅助功能。
主要厂商当前液晶高分子材料市场的主要厂商包括以下几家:1.住友化学:住友化学是一家全球领先的化学集团公司,拥有丰富的液晶高分子材料研发经验和生产能力。
2.LG化学:LG化学是韩国一家知名化工企业,旗下拥有液晶高分子材料生产线,并在市场上拥有较高的份额。
3.三星SDI:三星SDI是一家全球领先的电子材料和电池制造商,也在液晶高分子材料领域有一定的市场占有率。
4.日本理光:日本理光是一家知名的光学和电子设备制造商,也在液晶高分子材料领域有着一定的影响力。
发展趋势未来液晶高分子材料市场的发展趋势主要表现在以下几个方面:1.新技术的引入:随着科学技术的不断进步,新的液晶高分子材料合成方法和加工技术将被引入,以提高产品性能和降低成本。
液晶高分子材料
液晶高分子材料液晶高分子材料是一种具有特殊结构和性能的材料,它在液晶状态下具有液体的流动性,同时又具有固体的有序性。
液晶高分子材料通常由高分子主链和液晶基团组成,通过特殊的加工工艺可以制备成具有特定性能的材料,广泛应用于显示器件、光学材料、传感器等领域。
本文将从液晶高分子材料的结构特点、制备工艺和应用领域等方面进行介绍。
首先,液晶高分子材料的结构特点。
液晶高分子材料的主链通常是由碳、氢等元素组成的高分子链,而液晶基团则是具有液晶性质的分子单元。
这些液晶基团在高分子主链上的排列方式和空间取向对材料的性能具有重要影响。
通常液晶高分子材料可以分为低分子液晶高分子和高分子液晶高分子两类,它们的结构特点和性能表现有所不同。
其次,液晶高分子材料的制备工艺。
液晶高分子材料的制备通常包括原料选择、聚合反应、加工成型等步骤。
在原料选择方面,需要选择具有液晶性能的液晶基团和适合的高分子主链,通过化学合成或物理混合的方式将它们组装成液晶高分子材料。
在聚合反应中,需要控制反应条件和聚合度,以获得理想的分子结构和分子量。
在加工成型中,需要利用特殊的加工设备和工艺,将液晶高分子材料制备成薄膜、纤维、片材等形式,以满足不同领域的需求。
最后,液晶高分子材料的应用领域。
液晶高分子材料具有优异的光学性能、电学性能和机械性能,因此在显示器件、光学材料、传感器等领域有着广泛的应用。
在液晶显示器件中,液晶高分子材料作为液晶材料可以实现信息的显示和传输,广泛应用于电视、电脑显示屏等设备中。
在光学材料领域,液晶高分子材料可以制备成具有特殊光学性能的材料,用于制备偏光片、光学波片等光学元件。
在传感器领域,液晶高分子材料可以利用其对外界环境的敏感性,制备成温度传感器、压力传感器等传感器元件。
总之,液晶高分子材料具有特殊的结构和性能,通过合理的制备工艺可以制备成具有特定性能的材料,广泛应用于显示器件、光学材料、传感器等领域。
随着科学技术的不断发展,相信液晶高分子材料在未来会有更广阔的应用前景。
高分子液晶材料
若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性能更好。
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(4)电性能和成型加工性优异
高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低, 而且两者都很少随温度的变化而变化,并导 热和导电性能低。
由于分子链中柔性部分的存在,其流动 性能好,成型压力低,因此可用普通的塑料加 工设备来注射或挤出成型,所得成品的尺寸 很精确。
而某些物质的晶体受热熔融,或者在溶剂中溶解过程 中,虽然失去了固态的大部分性质,外观呈现液体的流 动性质,但是仍然保留一定分子排列的有序性,具有部 分晶体性质,这种过渡相态被称为液晶态。
3
2、液晶高分子的分类
液晶根据分子量的大小,可以分成小分子液晶和聚合物液 晶。
聚合物液晶是通过柔性聚合物链将小分子液晶连接起来构 成,可以克服小分子液晶稳定性差,机械强度小的缺点。 高分子化的同时还赋予聚合物液晶以其他重要性质。
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5.2 液晶高分子材料的应用
1. 作为高性能工程材料的应用 (1)电子应用领域(各种插件、开关、集成电路等) (2)军用器械和航空应用领域(防弹衣、飞机外壳) (3)汽车和机械工业应用领域(发动机内各种零部件、密封元件) (4)光纤通讯应用领域(石英玻璃、光导纤维的被覆材料) (5)其他领域(化工设备和装置)
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四、高分子液晶的表征 高分子液晶的表征是一个较为复杂的问题。结
构上细微的差别常常难以明显地区分,因此,经常 出现对同一物质得出不同研究结论的现象。因此经 常需要几种方法同时使用,互相参照,才能确定最 终的结构。目前常用于研究和表征高分子液晶的有 以下一些手段。
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➢ X射线衍射法 ➢ 核磁共振光谱法 ➢ 介电松弛谱法 ➢ 热台偏光显微镜法 ➢ 热分析法
第四章高分子液晶材料
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液晶的发现
液晶现象是1888年奥地利植物学家莱尼茨尔 (F. Reinitzer)在研究胆甾醇苯甲酯时首先观察到 的现象。他发现,当该化合物被加热时,在145℃ 和179℃时有两个敏锐的“熔点”。在145℃时,晶 体 转变为混浊的各向异性的液体,继续加热至179℃ 时,体系又进一步转变为透明的各向同性的液体。
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表5-1 致晶单元与高分子链的连接方式
液晶类型
结构形式
名称 纵向型 垂直型
主链型
星型
盘型 混合型
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多盘型
支链型
树枝型
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梳型 多重梳型 盘梳型 侧链型 腰接型 结合型
网型
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一、高分子液晶的分类与命名
2.按液晶的形态分类
按分子排列的形式和有序性的不同,液晶有三种结构类型:近晶Βιβλιοθήκη 、向列型和胆甾型。—NO2等。
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2.影响聚合物液晶形态与性能的因素
影响高分子液晶形态与性能的因素包括外 在因素和内在因素两部分。 内在因素为分子结构、分子组成和分子间力。 外部因素则主要包括环境温度、溶剂等。
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2.影响聚合物液晶形态与性能的因素 1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
刚性部分
高分子液晶分子中必须含有具有刚性的致晶单元。刚
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4.2高分子液晶的性能分析与合成方法
一、溶致型侧链高分子液晶
溶致型液晶(lyotropic liquid crystals):当溶解在溶液 中的液晶分子的浓度达到一定值时,分子在溶液中能
够按一定规律有序排列,形成具有晶体性质的聚集体, 此时称这一溶液体系为溶液型液晶。
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溶致型液晶
溶致型侧链高分子液晶指刚性结构处在聚合物 侧链上,并在溶解过程中形成液晶态的高分子材料。 侧链通常含有两亲结构,即一端亲水、一端亲油, 这样在溶液中有利于分子的有序排列。侧链的任何 一端都可以和聚合物骨架连接,构成梳状液晶分子,
液晶高分子材料
液晶高分子材料一、概述液晶 LCD(Liquid Crystal Display)对于许多人而言已经不是一个新鲜的名词。
从电视到随身听的线控,它已经应用到了许多领域。
液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。
研究表明,液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态,它既具有晶体的各相异性,又有液态的流动性,液晶高分子就是具有液晶性的高分子,大多数由小分子量基元键结合而成,它是一种结晶态,既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。
二、分类1、主链型液晶高分子主链型高分子液晶是指介晶基元处于主链中的一类高分子材料。
在20世纪70 年代中期以前,它们多是指天然大分子液晶材料。
自从Dupont 公司首次获得聚芳香酰胺的溶液型主链型高分子液晶性质的应用以来,主链型高分子液晶材料的合成、结构与性能关系和应用等都得以很大发展。
按液晶形成过程,主链型高分子液晶可以分为溶液型主链高分子液晶和热熔型主链高分子液晶。
(1)溶液型主链高分子液晶其研究最多的则是聚芳香酰胺类和聚芳香杂环类聚合物。
酰胺为代表的一类溶液型高分子液晶而言,就必须借助于极强的溶剂,例如,通常使用质量分数大于99%的浓硫酸等。
除了聚肽、聚芳香酰胺和聚芳香杂环类溶液主链高分子液晶以外,纤维素及其衍生物也能形成溶液型液晶。
主要用于制备超高强度、高模量的纤维和薄膜。
材料的高强度、高模量来源于聚合物链在加工过程中,在一些特殊的溶剂中形成了各向异性的向列态液晶。
(2)热熔型主链高分子液晶其高分子液晶材料与普通的高分子材料相比,有较大的性质差别。
良好的热尺寸稳定性;透气性非常低;对有机溶剂的良好耐受性和很强的抗水解能力。
基于热熔型主链液晶高分子的上述性质,它特别适用于上述各性质综合在一起的场合。
在电子工业中制作高精度电路的多接点部件,另外,易流动和低曲翘也使得它能制成较复杂的精密铸件,同时能抗强溶剂。
除了电子工业中的应用以外,它还可用于制备化学工业中使用的阀门等。
高分子液晶材料
影响高分子液晶形态和性能的因素 影响高分子液晶形态与性能的因素包括外在因
素和内在因素两部分。内在因素为分子结构、分子 组成和分子间力。外部因素则主要包括环境温度、 溶剂等。 分子结构: 高分子液晶分子中必须含有具有刚性的致晶
单元。刚性结构不仅有利于在固相中形成结晶,而且 在转变成液相时也有利于保持晶体的有序度。
正戊基联苯氰(4-Cyano-4-n-pentylbiphenyl )
液晶 Liquid crystals(LCs)
• 液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学 稳定的相态,它既具有晶态的各向异性, 又具有液态的流动性
液晶的特点
形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构。导 致液晶形成的刚性结构部分称为致晶单元;
Research milestones of LCPs
1937 对液晶作出理论的解释 Flory theory
1960s 根据胆甾醇的颜色变化设计测定表面温度的温度计 1968 发现向列型液晶的电光效应(用电刺激液晶时,其
透光方式会改变),开创了液晶电子学,出现了数 字、文字液晶显示器件 1970s 各种商品化的熔融型液晶产品
为什么可以形成液晶态? 分子结构在液晶形成过程中起着主要作用
构效关系
研究表明,能够形成液晶的物质通常在分子 结构中具有刚性部分,称为致晶单元。
从外形上看,致晶单元通常呈现近似棒状或片 状的形态,这样有利于分子的有序堆砌。
这是液晶分子在液态下维持某种有序排列所 必须的结构因素。
在高分子液晶中这些致晶单元被柔性链以各 种方式连接在一起。
• 1923 • 1937
奥地利植物学家莱尼茨尔(F.Reinitzer) 首次发现液晶 德国物理学家莱曼(O.Lehmann)使用他 亲自设计,在当时作为最新式的附有加 热装置的偏光显微镜进行了观察,并提 出“液晶”概念 Vorlander D. 提出聚合物液晶概念 在烟草花叶病毒的悬浮液中观察到液晶相,溶 液型液晶
功能高分子——高分子液晶材料
功能高分子——高分子液晶材料高分子液晶材料是一种由高分子化合物组成的材料,具有液晶相特性的特殊分子结构和性质。
由于高分子液晶材料具有优异的物理、化学和光学性能,广泛应用于光电显示、光学器件、生物医学、纳米技术等领域。
本文将重点介绍高分子液晶材料的特性、合成方法以及应用前景。
高分子液晶材料的特性主要包括以下几个方面。
首先,高分子液晶材料具有高的机械强度和化学稳定性,可以在广泛的环境下使用。
其次,高分子液晶材料具有自组装性能,可以形成有序排列的分子结构,展示出特殊的液晶相。
此外,高分子液晶材料还具有优异的导电、发光、感光等性能,可广泛应用于光电显示和光学器件领域。
高分子液晶材料的合成方法主要有两种。
一种是通过聚合反应合成高分子液晶材料,包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等反应方式。
另一种方法是通过高分子功能化合成高分子液晶材料,即在已有的高分子链上引入液晶基团或共聚物中含有液晶单体。
合成高分子液晶材料需要考虑合成的效率、纯度和控制精度等方面的问题。
高分子液晶材料的应用前景十分广阔。
首先,在光电显示领域,高分子液晶材料可以应用于液晶显示器、有机发光二极管(OLED)等设备的制备。
其次,在光学器件领域,高分子液晶材料可以应用于光电调制器、偏振器、光纤等设备的制造。
此外,高分子液晶材料还可以应用于生物医学领域,如用于组织工程材料、药物传递系统等方面的研究。
总之,高分子液晶材料以其独特的性能和结构在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。
随着科技的进步和社会的发展,高分子液晶材料在光电显示、光学器件、生物医学等领域的应用前景将进一步拓展,有望在未来的科学研究和工业生产中得到更广泛的应用。
液晶高分子的性质及应用
液晶高分子的性质及应用
液晶高分子(Liquid Crystal Polymers, LCP)是一种广泛用于制造量
子点、LED、柔性电子、家电产品、传感器和其它高科技产品的高性能材料。
它是一种拥有灵活的结构和强大的性能的高分子,有着独特的液晶分
子链结构,它可以拥有比传统高分子更高的分子量和分子权重,以及更强
的抗热性和耐化学性。
液晶高分子材料是一种高分子材料,它有着拥有液晶分子链结构的独
特性能,以及均匀耐热性和韧性,可以说,液晶高分子材料拥有更高的分
子量和分子权重,以及更强的抗热性和耐化学性,因此非常适合用在复杂
而对性能要求极高的高科技产品中。
液晶高分子材料的最大优点之一是它拥有良好的力学性能。
它的力学
性能比其他高分子材料更高,更耐热,拥有良好的抗冲击和抗拉伸性能,
而且它在-50℃~200℃度之间的机械性能也极其稳定,在高温状态下也比
一般的高分子材料更加稳定。
这也是LPC材料用于高科技领域的原因。
此外,LPC材料还具有良好的电绝缘性能,这使它更适合应用于电子
产品,如手机、电脑以及其它家电产品,其电绝缘性比一般的高分子更佳,它具有较低的介电常数和高的耐电强度,可以有效的保护产品免受静电放
电损伤。
液晶高分子材料
液晶高分子材料一、液晶高分子材料的概念和特点液晶高分子材料是一类具有液晶性质的高分子材料,它融合了高分子材料和液晶材料的优点。
液晶高分子材料具有以下特点:1.液晶性质:液晶高分子材料在一定条件下表现出液晶相,即具有流动性但又有一定的有序性。
它的分子排列可表现为各种各样的液晶相,如列型液晶、层型液晶等。
2.高分子性质:液晶高分子材料由高分子结构构成,具有高分子材料的特点,如分子量大、多样性、可塑性等。
这使得液晶高分子材料具有良好的可加工性和机械性能。
3.光学性质:液晶高分子材料的分子排列具有一定的光学性质,可通过外界电场、温度等条件的改变而改变其光学性能。
这使得液晶高分子材料具有潜在的应用于光学显示器件、光学调节器等领域的可能性。
二、液晶高分子材料的应用领域液晶高分子材料具有多样的应用领域,主要包括以下几个方面:2.1 光学显示器件液晶高分子材料在光学显示器件领域有广泛的应用。
例如,液晶高分子材料可以制备柔性显示屏幕,具有轻薄、可弯曲、低功耗的特点,使得其成为可折叠手机、可弯曲电子纸等设备的关键材料。
2.2 光学调节器液晶高分子材料的光学性质可以通过外界电场、温度等条件的改变而调节,因此在光学调节器领域具有潜在的应用前景。
例如,液晶高分子材料可用于制造可调节焦距的透镜,在光学成像、眼镜等领域具有重要作用。
2.3 传感器液晶高分子材料的液晶相具有高度敏感性,当外界条件发生变化时,液晶相的结构和性质也会相应改变。
这使得液晶高分子材料在传感器领域有广泛的应用,可以制造温度、压力、湿度等类型的传感器。
2.4 生物医学材料液晶高分子材料在生物医学领域也具有应用潜力。
例如,液晶高分子材料可用于制造人工关节、缓释药物等医疗器械,提升病人的生活质量和治疗效果。
三、液晶高分子的制备方法液晶高分子材料的制备方法多种多样,常见的制备方法包括以下几种:3.1 合成法液晶高分子的合成是制备液晶高分子材料的关键步骤。
合成方法可以是传统的聚合方法,如自由基聚合、阴离子聚合等,也可以是特殊的合成方法,如液晶高分子的液相结晶聚合法。
高分子液晶材料
在热致性液晶方面: 1981年下半年,中科院化学所开始研究热致性 液晶共聚芳酯(Xydar) 1983年5月国家科委与该所签订了“新型芳族 共聚酯的研究”。 同年华东化工学院、华东纺织学院、上海纺织 科研所都在研究, 以上研究取得了不少成绩,但至1986年工业化 还未成功。
这一情况,反映了我国的工业开发能力较弱, 应该扭转这一局面,搞好科研成果转让。 1988年1月6日《光明日报》报道: “我国一直依赖进口,每年花近200万美元外汇 的液晶材料已由清华大学与石家庄京华特种材 料研究所共同研制成功,并已形成批量生产力, 通过电子部鉴定”。 《化工新型材料》1999年4月 “制备高粘度芳纶亚型聚合物晶单元有相互作用,聚集排列 呈一定方向, 柔性间隔提供排列运动所需空间。
b.侧链型液晶----又称梳型
主链为柔性分子链,侧链含有介晶单元
(似大串鞭炮)
高分子液晶的性质
a.有一定的Tc,Tm~Tc区间为液晶态。 b. 各向异性:电、光 、磁各向异性 c .粘度
高分子液晶的粘度特性很特别 它具有独特的流动性,使液晶高分 子加工过程中自动取向,
液晶显示器(Liquid Crystal Display;简 称LCD)有体积小、 质量轻、厚度薄、耗 电低、不闪烁、无辐
射等众多优点。
参考文献
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液晶高分子材料
液晶高分子材料液晶高分子材料是一种具有液晶结构的高分子材料,具有独特的物理和化学性质,广泛应用于液晶显示器、光学器件、传感器、生物医学材料等领域。
本文将对液晶高分子材料的结构特点、性质和应用进行详细介绍。
液晶高分子材料的结构特点主要表现在分子排列上。
液晶高分子材料分子链通常呈现出有序排列,这种有序排列使得材料具有液晶相。
液晶相是介于固体和液体之间的一种物态,具有流动性和有序性。
液晶高分子材料的分子排列可以分为向列型、扭曲型、螺旋型等不同结构,这些结构决定了材料的性质和应用。
液晶高分子材料具有许多独特的物理和化学性质。
首先,液晶高分子材料具有良好的光学性能,具有双折射、偏振、色散等特点,适用于制造液晶显示器、偏光片、光学棱镜等光学器件。
其次,液晶高分子材料具有流动性和可塑性,可以通过加热或加压改变分子排列,使材料在不同温度、压力下呈现出不同的性质,适用于制造形状记忆材料、变色材料等功能性材料。
此外,液晶高分子材料还具有热稳定性、化学稳定性、生物相容性等优良性质,适用于制造传感器、生物医学材料等高端应用产品。
液晶高分子材料在液晶显示器领域有着广泛的应用。
液晶显示器是一种利用液晶高分子材料的光学特性来显示图像的平面显示设备,广泛应用于电视、电脑、手机等电子产品中。
液晶高分子材料作为液晶显示器的关键材料,其性能直接影响着显示器的分辨率、对比度、色彩饱和度等指标。
目前,随着显示技术的不断发展,对液晶高分子材料的要求也越来越高,需要具有更高的透光率、更快的响应速度、更宽的视角等性能。
除了液晶显示器,液晶高分子材料还在光学器件领域有着重要的应用。
例如,偏光片是一种利用液晶高分子材料的偏振特性来调节光线方向的光学器件,广泛应用于太阳眼镜、相机镜头、液晶投影仪等产品中。
此外,液晶高分子材料还可以制备光学棱镜、偏光镜、光学滤波器等光学器件,用于调节光线的传播方向、波长选择等光学功能。
液晶高分子材料还在传感器领域有着重要的应用。
液晶高分子材料
液晶高分子材料液晶高分子材料是一种具有特殊光学性质的材料,广泛应用于电子设备、光学仪器和显示技术等领域。
它的出现极大地推动了科技的发展和人们生活的便利性。
本文将从液晶高分子材料的定义、特性、应用以及未来发展等方面进行介绍。
一、液晶高分子材料的定义和特性液晶高分子材料是一种由高分子化合物构成的液晶材料。
液晶是介于液体与固体之间的一种物质状态,具有流动性和一定的有序性。
液晶高分子材料具有以下几个主要特性:1. 具有可塑性:液晶高分子材料具有良好的可塑性,可以通过加热和拉伸等方式改变其形态和性质,使其适应不同的应用需求。
2. 具有光学性能:液晶高分子材料的分子排列结构对光的传播和反射具有很大影响,因此可以用于制造光学仪器和显示器件。
3. 具有电学性能:液晶高分子材料在电场作用下可以改变其分子排列结构,从而实现电光效应和液晶显示。
4. 具有热学性能:液晶高分子材料具有较低的熔点和热传导性能,可以在较宽的温度范围内保持其液晶特性。
液晶高分子材料在电子设备、光学仪器和显示技术等领域有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:1. 液晶显示器:液晶高分子材料作为液晶显示器的关键材料,广泛应用于电视、电脑显示器、手机屏幕等消费电子产品中。
其优点是体积小、重量轻、功耗低,同时也可以实现高分辨率和广视角。
2. 光学仪器:液晶高分子材料可以制成光学调制器、偏振器、光学滤波器等光学元件,用于调节和控制光的传播和反射,广泛应用于激光器、光纤通信等领域。
3. 电子设备:液晶高分子材料还可以用于制造电子元件和电子器件,如电容器、电阻器、传感器等,以及柔性电子设备,如可弯曲显示屏、可穿戴设备等。
4. 其他领域:液晶高分子材料还可以应用于医学、太阳能电池、光催化等领域,具有广阔的发展前景。
三、液晶高分子材料的发展趋势随着科技的不断进步和人们对高清晰度、高亮度、高能效的要求不断提高,液晶高分子材料也在不断发展和创新。
未来液晶高分子材料的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 高清晰度:研发更高分辨率和更高亮度的液晶高分子材料,以满足人们对图像质量的要求。
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的最近层间距离称为胆甾醇型液晶的螺距。
这类液晶具有彩虹般的颜色和很高的旋光本领等独特的光学
性质。
3、根据高分子液晶的形成过程分类 根据形成液晶的条件(熔融和溶解),还可以将液晶分成溶 液型液晶(液晶分子在溶解过程中,在溶液中达到一定浓度时形 成有序排列,产生各向异性特征构成液晶)和热熔型液晶(三维 各向异性的晶体,在加热熔融过程中,不完全失去晶体特征,保 持一定有序性构成的液晶)。
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2、按液晶的形态分类 液晶的相态结构(晶相),是指液晶分子在形成液晶相时的 空间取向和晶体结构。液晶的晶相主要有以下三类:(图5-1所示)
①、向列型晶相液晶
用符号N来表示。
在向列型液晶中,液晶分子刚性部分之间相互平行排列,但 是其重心排列无序,只保持着一维有序性。 液晶分子在沿其长轴方向可以相对运动,而不影响晶相结 构。因此在外力作用下可以非常容易流动,是在三种晶相中流动 性最好的液晶。 ②、近晶型晶相液晶 通常用符号 S 来表示,在所有液晶中最接近固体结晶结构。 在这类液晶中分子刚性部分互相平行排列,并构成垂直于分 子长轴方向的层状结构。 在层内分子可以沿着层面相对运动,保持其流动性;这类液
在表5-3中给出了部分常见高分子液晶的分子结构和相应的参
考文献。
(下接续表)
1233455
第二节 高分子液晶的性能分析与合成方法
一、溶液型侧链高分子液晶
溶液型液晶分子(小分子液晶)的结构 根据定义,溶液型液晶是,液晶分子在另外一种分子体系中 进行的有序排列。为了有利于液晶相在溶液中形成,在溶液型液 晶分子中一般都含有双亲活性结构,即结构的一端呈现亲水性, 另—端呈现亲油性。 溶液型液晶(小分子液晶)的形成过程 在溶液中,当液晶分子浓度达到一定浓度时,两亲性液晶分 子可以在溶液中聚集成胶囊,构成油包水或水包油结构;
①、内在因素 内在因素为分子组成、分子结构和分子间力。
在热熔型液晶中,对晶相和性质影响最大的,即是分子构型
和分子间力。分子间力大和分子规整度高,虽然有利于液晶形 成,但是相转变温度也会因为分子间力的提高而提高,使液晶形
成温度提高,不利于液晶的加工和使用。
溶液型液晶,由于是在溶液中形成的,不存在上述问题。若 刚性体呈棒状,易于生成向列型或近晶型液晶;刚性体呈片状,
其中,刚性连接结构能够阻止两个环的旋转。连接部件包括
常见的亚胺基(-C=N-)、偶氮基(-N=N-)、氧化偶氮基(-NO=N-)、
酯基(-COO-)和反式乙烯基(-C=C-)等。 端基R可以是各种极性或非极性基因。 在表5—2中给出液晶分子中比较重要的常见结构部件化学结 构。
2、影响聚合物液晶形态与性能的因素
晶具有二维有序性。由于层与层之间允许有滑动发生,因此这种
液晶在其粘度性质上仍存在着各向异性。
根据晶型的细微差别,又可以分成 SA、SB、SC、SD、SE、SF、
SG、SH、SI 等 9个小类。 ③、胆甾醇型液晶 由于这类液晶,许多是胆甾醇的衍生物,所以称之为胆甾醇 型液晶。 构成液晶的分子基本是扁平型的,依靠端基的相互作用,彼 此平行排列成层状结构。 与近晶型液晶不同,它们的长轴与层面平行,而不是垂直。 在两相邻层之间,由于伸出平面外的光学活性基团的作用,分子 的长轴取向依次规则地旋转一定角度,层层旋转,构成一个螺旋 面结构;分子的长轴取向在旋转360度以后复原,两个取向度相同
第五章 高分子液晶材料
第一节 高分子液晶概述
1、液晶态 液晶态是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态;它 既具有晶态的各向异性,又具有液态的流动性。 2、高分子液晶 如果将液晶分子连接成大分子,或者将液晶分子连接到一个 聚合物骨架上,并且仍设法保持其液晶特征,我们称这类物质为
高分子液晶或者聚合物液晶。
有利于胆甾醇型或盘型液晶的形成。
另外,聚合物骨架 、柔性链的长度和体积、刚性体上的取代 基等,对聚合物液晶形态与性能都有影响。
②、外在因素
外在因素主要包括环境温度和环境组成(包括溶剂组成)。
对于热熔型液晶,最主要的影响因素是温度。足够高的温度 是发生相转变过程的必要条件。施加—定电场或磁场力,有时对 液晶的形成是必要的。 对于溶液型液晶,除了上述因素之外,溶剂与液晶分子之间 的作用也起非常重要的作用。溶剂的结构和极性,决定了与液晶 分子间的亲和力,进而影响液晶分子在溶液中的构象,能直接影 响液晶的形态和稳定性。
3、高分子液晶的特征 ①、与小分子液晶相比: 从结构上看,都具有同样的刚性分子结构和晶相结构,不同点 在于小分子单体液晶在外力作用下可以自由旋转,而高分子液 晶要受到相连接的聚合物骨架的一定束缚。 从性质上,具有许多单体液晶所不具备的性质,如主链型高分 子液晶的超强机械性能,梳状高分子液晶在电子和光电于器件 方面的应用等。 ②、与常规高分子材料相比: 从结构上看,具有高度有序的晶相结构。 从性质上,具有许多常规高分子材料所不具备的特殊性质。如, 非线性光学性质、机械和电学性能的高各项异性等。
4、高分子液晶的发展
1923年提出 “高分子液晶” 的概念。
高分子液晶获得真正重视和发展是,在国际上20世纪70年 代,在国内20世纪80年代。
一、高分子液晶的分类与命名
高分子液晶的分类方法主要有三种,即根据液晶分子结构特 征分类、根据形成的液晶形态分类、根据高分子液晶的形成过程 分类。 1、根据聚合物液晶分子结构特征分类 液晶通常由刚性(多由芳香和脂肪型环状结构构成)和柔性 (可以自由旋转的σ 键连接起来的饱和链构成)两部分组成。 高分子液晶根据刚性结构在分子中的相对位置和连接次序, 分为主链型高分子液晶(刚性部分处于主链上 )和侧链型高分子 液晶(刚性部分连接于主链的侧链上 )。 如果再根据刚性部分的形状、结合所处位置,还可以分成如 下几种类型(见表5—1)。
二、高分子液晶的分子结构与性质
1、高分子液晶的典型结构
高分子液晶的结构是,由通常呈现近似棒状或片状的刚性部 分和连接刚性部分之间的柔性链组成。 刚性部分通常呈现近似棒状或片状,这是液晶分子在液态下 维持某种有序排列所必须的结构因素。 刚性结构通常由两个苯环、或者脂肪环、或者芳香杂环,通 过一个刚性连接部件〔x〕连接组成(如下图所示)。