高分子液晶

SD
无织构
SE

镶嵌织构；假各向同性织构；假象或寄形（焦锥，镶嵌）织构；
SF
镶嵌-纹影织构；假象或寄形（焦锥，纹影-镶嵌，镶嵌）织构；
SG
镶嵌板块织构；假象或寄形（焦锥，镶嵌）织构
SH
假象或寄形（焦锥，镶嵌，纹影）织构
SI
焦锥织构；纹影织构
液晶的DSC分析
H19C9
NN
C9H19
CH3 CH2 C
CO
彩色的显示方法
高分子液晶的研发历史
1888 1940-1956 1956 1961 1962 1965 1972 1974 1975-76 1975 1977 1978 1983 1984 1985 1986 1987 1989 1991 1994 2001
Recognition of liquid crystals Lyotropic biopolymers: tobacco mosaic virus, cucumber virus, collagen and poly(γ-benzyl-L-glutamate) Anisotropic theory: P. J. Flory (“rigid rod” → liquid crystalline solution) Lyotropic solution of DNA Lyotropic solution of tRNA obtained from baker’s yeast Lyotropic wholly aromatic polyamides, Kevlar™(Du Pont) and Twaron™(Akzo) Melt-processable wholly aromatic polyesters, Ekkeel I-2000™ Thermotropic polyesters, aromatic-aliphatic copolyesters: X7G™ Wholly aromatic polyesters, polyazomethines “Linkageless” lyotropic polymers: poly(1,4-phenylenebenzobisoxazole) and poly(1,4-phenylenebenzobisthaizole) Lyotropic solution of sickle-cell hemoglobin Lyotropic solution of RNA Ekonol™ (Sumitomo Chemical) Xydar™ (Amoco Chemical) Vectra™ (Hoechst Celanese) Rodrun™ (Unitika) Victrex-SRP™ and Vectran-HS™ (ICI) Granlar™ (Granmont-Montedison) Zylon™ (Toyobo) Zenite™ (Du Pont) Titan™ (Eastman Chemical)
POM下的液晶织构
向列相的纹影织构
近晶相SI的纹影织构
胆甾型液晶的蓝相织构
胆甾相的指纹织构
近晶相SA的锥扇织构
各种近晶相的织态结构
SA
焦锥织构（包括扇形、多边形等）；阶粒织构；假各向同性织构
SB
镶嵌织构；假各向同性织构；假象或寄形焦锥织构；阶粒织构
SC
焦锥织构；丝状或纹影织构；假象或寄形织构
S*C 假各向同性织构；花瓣织构；焦锥织构；层线织构
O
K 37 SB 40 SA 53 I
O
(CH2 )11
O
H9C4
CO
OC
C4H9
K
S B
S A
I
1
Heat Flow
Heat Flow/mW
30
40
50
60
Temperature/C
0
280
320
360
Temperature/K
液晶的物性
n
θ
P2
1 2
3cos2 1
P2=1
与<cos2θ>相关的物性：
液晶分子的结构特征
据统计，在全部的有机物中，能形成液晶态的分 子大约占5％。一般来说，可以形成液晶态的分子 要满足以下条件： 分子具有不对称的几何形状。如细长棒状、平板 状或盘状。 分子要有一定的刚性。如含有多重键、苯环等刚 性基团。 分子之间要有适当大小的作用力以维持分子的有 序排列。为此要求液晶分子含有极性或易于极化 的基团。
向列相
近晶A相
近晶C相
N
n
n
n
SF
SI
低有序态液晶
SJ和SG
SK和SH
高有序态液晶
手性分子的液晶态
镜
手性碳原子 手性碳原子
手性分子无旋转对称 而具有镜像对称性
胆甾相 (手性向列相)
手性SC相(SC*)
液晶态的形成条件
热致性液晶
结晶相
液晶相
各向同性液相
熔点
清亮点
温度
溶致性液晶
各向同性溶液
液晶溶液
临界浓度
折射率的异方性 铁电性的异方性 磁感应的异方性 吸收的异方性 (弹性常数)
P2=-1/2
PDLC光调节器的工作原理
电场施加前后LC的取向变化
PDLC的POM图
胆甾相液晶的选择性光反射
鞘翅具有胆甾相结构的甲虫 在不同偏振光状态下的颜色
温度对胆甾相液晶选择性反射的影响
液晶显示器的工作原理
液晶显示器的工作原理
浓度
液晶态的表征
热台偏光显微镜法（POM法） 示差扫描量热法（DSC法） X射线衍射法 核磁共振法 介电松弛谱法 相容性判别法 光学双折射法
偏振光的干涉
n1
P
A
n2
I I0ed sin 2 (nt / )
n1
P//A
n2
I// I0ed (1 sin 2 (nt / ))
光学延迟与透射谱
POM测定双折射率
Otto Lehmann (1855－1922)
晶体的三种融(溶)解过程
塑晶 位置有序、方向无序
晶体 位置有序、方向有序
（向列相）液晶 位置无序、方向有序
液体 位置无序、方向无序
某些物质的结晶受热熔融或被溶剂溶解之后，虽然失去固态物质的刚性，而 获得液态物质的流动性，却仍然保存着晶态物质分子的有序排列，在物理性 质上呈现各向异性，形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡状态，这种中 间状态称为液晶态，处在这种状态下的物质称为液晶。
杨胜林
C564 Tel: 67792797 E-mail: slyang@
物质的形态
中子态
超导态
结晶 非晶固态
三相点
液体
压力，P
气体 温度，K
等离子态
液晶相的发现
胆甾醇苯甲酸酯
Friedrich Reinitzer (1857－1927)
近晶相(SA)胆甾醇苯甲酸酯衍生物的POM照片(80C)
液晶分子的结构(棒状)
小分子液晶化合物一般可用下式表示：
刚性环状结构，如1,4-苯基、2,6-萘环、1,4-环 已基等； 取代基，如烷基、烷氧基、硝基、卤素等； 连接基，可以为酯基、酰胺基、偶氮基、氧化 偶氮基、反式乙烯基等。 环与环之间还可直接相连，如联苯、三联苯等。
硬棒状液晶分子
盘状液晶分子
特殊形状的液晶分子
金字塔形
香蕉形
液晶的分类（有序程度）
向列相 近晶相 胆甾相 柱状相
液晶态有序排列次序分类
向列态N
近晶A(SA) 近晶C(SC)
近晶B(SB) 近晶F(SF) 近晶I(SI)
结晶B(SCB) 近晶G(SG) 近晶J(SJ)
结晶E(SE)
结晶H(SH)
SL SM
结晶K(SK) SN
目镜 检偏器 补偿器 物镜 试样 起偏器 聚光镜 光源
偏光显微镜测双折射的光路图
较小双折射率的测定
光轴取向
插入框架
补偿晶体
偏转角度指 示
偏转角度读 数
偏转旋钮
贝瑞克补偿器
补偿器回转时光学延迟增大
大双折射率的测定
k=4 3 2 1
双折射(△n)=光程差(R)／厚度(D)
R=k+（k即为干涉级数，=546.4nm）