高分子的液晶态结构汇总.

液晶的形成的条件
（1）分子具有不对称的几何形状。如棒状、平板状或盘状。
（2）分子要有一定的刚性。如含有多重键、芳香环等刚性基团。
（3）分子之间要有适当大小的作用力来维持分 子的有序排列，
即液晶分子要含有极性或易极化的基团。
液晶分子的结构
侧链型
主链型
复合型
液晶的分类
1.按液晶内部的有序状况分类
• 近晶型（smectic，简称S相） • 向列型（nematic，简称N相） • 胆甾型（cholesteric，简称Ch相）
胆甾型液晶和近晶型液晶均为二维有序。因而一般情况 下，加热时有序程度减少。相变序为：结晶 → 近晶型→ 向 列型→各向同性液体，或结晶→ 近晶型→ 胆甾型→ 各向同 性液体。
较自由，对外力相当敏感，是目前液
晶显示器的主要材料。
液晶的分类
（c）胆甾相(cholesteric)液晶
胆甾相液晶分子呈扁平状且排列成层，层内分子相互平行。 相邻两层分子，其长轴彼此有一轻微的扭角，多层分子的排列方向 逐渐扭转成螺旋线，形成一个沿层的法线方向排列成螺旋状结构。
液晶的分类
三类液晶在偏光显微镜下会出现特征的图案，称为织 构。向列型液晶的典型织构是纹影织构(四黑刷或两黑刷)， 近晶型液晶是扇形织构，胆甾型液晶是指纹状织构。织构 是由于分子的连续取向出现缺陷（称为向错）引起的。
液晶的取向
晶态
wenku.baidu.com液晶态
液态
晶态、液晶态与液态分子的排列示意图
液晶的起源
88年，奥地利植物学家 Reinitzer首先发现苯甲酸胆甾醇酯 于 146.6℃熔融后先成为乳白色液体，到 180.6℃才突然变清亮。 这种乳白色液体是因为液晶态存在光学各向异性引起的，是形 成液晶态的一个重要证据。最早发现的高分子液晶是合成多肽 聚 L-谷氨酸 -γ- 苄酯（简称PBLG ），它的氯仿溶液自发产生具 有双折射性质的液晶相。
生命科学
液晶的应用
1. 光学记录、贮存和显示材料
液晶显示器、液晶钟表等。
2. 高强度高模量材料
聚对苯二甲酰对苯二胺（PPDT），商品名kevlar
液晶的应用
研 究 和 开 发 液 晶 高 分 子
1. 提供新的高性能材料 2.促进分子工程学、合成化 学、高分子物理学、高分 子加工学以及高分子应用 技术的发展 3.有助于对生命现象的理解 4.新医药材料和医疗技术的 发现
目的
液晶的应用
液 晶 高 分 子 的 应 用
结构材料
功能材料
电子、机械、军事、航 空航天 光电显示、记录、储存、 调制和膜分离材料 在生命科学，蛋白质、 核酸、病毒、细胞
液晶的分类
2.按生成方式分类 液晶分成热致性液晶和溶致性液晶。 前者在一定的温度范围内形成液晶，在升 温过程中相变过程为：结晶固体 液晶 态 各向同性熔体。后者则是溶于溶剂 并高于一定浓度和低于一定温度时形成液 晶，在纯物质中不形成。形成溶致性液晶 的最低浓度称为临界浓度。
液晶的分类
3.按分子结构分类 只有刚性或半刚性 分子链才能形成液晶。 刚性或半刚性分子链可 以看成由棒状的基本结 构单元（即液晶基元） 单独或与柔性单元共同 组成。因而按液晶基元 在分子链中的位置，高 分子液晶又可分为主链 型和侧链型两种。
液晶的分类
另一方面，大多数液晶高分子（无论哪种类型）在受到 剪切力作用时，会形成一种所谓“条带织构”的黑白相间 的规则图案，条带方向与剪切方向垂直。这是由于分子链 被取向后再停止剪切时回缩形成的一种波浪形或锯齿形结 构，它们在偏光显微镜下发生规则的消光而引起的。因而 出现条带织构也往往作为高分子形成液晶的证据。
液晶的应用
溶致性液晶聚芳酰胺是最早实现工业化生产的 液晶材料，它主要通过液晶纺丝制成纤维，与普通 合成纤维的纺丝相比，液晶纺丝具有以下特点：
① 液晶溶液在高浓度下仍有低粘度，从而可以在相 当高的浓度下纺丝，纺丝效率大为提高。 ② 纤维不必拉伸就具有高强度和高模量。由于在外 力作用下液晶分子在流动时可进行自发有序排列， 分子链间缠结少，纤维不必经牵伸就能高度取向， 从而减少了牵伸对纤维的损伤。液晶高分子在纤维 中几乎完全成为伸直链结构，使纤维具有高强度和 高模量。
液晶的分类
（a）近晶相(smectic)液晶
近晶相液晶是由棒状或条状的分子组成，分子排列
成层，层内分子长轴相互平行或接近于平行，其方向可 以垂直于层面，或与层面成倾斜排列，层的厚度等于分 子的长度。
液晶的分类
（b）向列型(nematic)液晶
向列相液晶的分子呈棒状，分子 的长径比大于 4，分子质心没有长程有 序性，其长轴互相平行，但不排列成 层。向列相液晶分子的排列和运动比
液晶态结构
晶态、液态、气态
物 质 的 存 在 形 式
等离子态(plasmas) 非晶固态(amorphous solids)
超导态(superconductors)
中子态(neutron )
液晶态(liquid crystals)
液晶态被称为物质的第四态或中介态，它介于液态和晶态 之间，是自发有序但仍能流动的状态，又称为“有序流体”。