液晶材料结构 性能与应用

什么是高分子液晶呢？ 高分子液晶是一种性能介于液体和晶体之间的一种有机高分子材料，它既有液体的流动性，又有晶体结构排列的有序性。 低温下它是晶体结构，高温时则变为液体，在中间温度则以液晶形态存在。

液晶的发现 1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔在做加热胆甾醇苯甲酸脂结晶的实验时发现：在145.5摄氏度时，结晶凝结成浑浊粘稠的液体，加热到178.5摄氏度时,形成了透明的液体． 　德国物理学家莱曼用偏光显微镜观察时，发现这种材料有双折射现象，他阐明了这一现象并提出了“液晶”这一学术用语．

液晶材料 液晶的发现已经有100多年的历史，但近20年来才获得了快速的发展。这是因为液晶材料的光电效应被发现。因而被应用在低电压和轻薄短小的显示组件上。 目前液晶材料已被广泛应用于计算机显示屏，电子表，手机，计算器等电子产品上。成为显示工业不可或缺的重要材料。

生活中的液晶显示材料 back

液晶的分类方法 1.按照液晶的形成条件分类 2.按照分子排列的形式和有序性分类

按照液晶的形成条件分类 热致液晶 熔致液晶 采用降温的方法,既将熔融的液体降温，当降温到一定程度后分子的取向有序化，从而获得液晶态． 有机分子溶解在溶剂中，使溶液中溶质的浓度增加，溶剂的浓度减小，有机分子的排列有序而获得液晶．

构成液晶态的结构单元 １．棒状分子 ２．盘状分子 ３．由长链或盘状分子连接而成的柔性长链聚合物 ４．由双亲分子自组装而成的膜

液晶的三种结构类型 向列型： 　　分子倾向于沿特定的方向排列，存在长程的方序．分子的质心位置分布却是杂乱无章的，不存在长程的位置序．表现出液体的特征，具有流动性．

液晶的三种结构类型 胆甾型： 　　在胆甾相中，长型分子是扁平的，依靠端基的相互作用，依次平行排列成层状。它们的长轴在平面上，相邻两层间分子长轴的取向规则地扭转在一起，角度的变化呈螺旋型。

液晶的三种结构类型： 近晶型： 　　棒状分子相互平行地排列成层状结构，分子的长轴垂直与层面．在层内，分子的排列具有二维有序性，分子的质心位置排列则是无序的，分子只能在本层内活动．在层间具有一维平移序，层间可以相互滑移． back

液晶分子的光电效应 描述液晶分子光电效应的重要物理量： １．介电系数 ２．折射系数

高分子液晶的结构 高分子液晶是由刚性部分和柔性部分组成。 从外形上看，刚性部分通常呈现近似棒状或片状的形态，因为这样有利于分子的有序堆积。

高分子液晶的结构 刚性部分通常由两个苯环或脂肪环或芳香杂环通过一个刚性连接单元连接组成。这个刚性连接单元的作用是阻止两个环的旋转。 如反式偶氮基—N＝N— 反式乙烯基—C＝C—

高分子液晶的结构 在刚性部分的端部还有一个柔软，易弯曲的基团R 常见的R：-R，-CN -X，-OR

高分子液晶的结构 液晶分子结构举例：

高分子液晶的特性 取向方向的高拉伸强度和高模量 最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向,在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量。 　取向方向的高拉伸强度和高模量 最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向,在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量。 如Kevlar 的比强度和比模量均达到钢的10 倍。

高分子液晶的特性 耐热性突出 由于高分子液晶的刚性部分大多由芳环 构成,其耐性相对比较突出。 如：Xydar 的熔点为421 ℃,空气中的分解 温度达到560 ℃,其热变形温度也可达350℃, 明显高于绝大多数塑料。

高分子液晶的特性 阻燃性优异 高分子液晶分子链由大量芳香环所构成, 如：Kevlar 在火焰中有很好的尺寸稳定性, 除了含有酰肼键的纤维外,都特别难以燃烧。 如：Kevlar 在火焰中有很好的尺寸稳定性, 若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性 能更好。

高分子液晶的特性 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。

高分子液晶的应用 高强度高模量材料 上可以得到高强度高模量。 如：kelvar纤维可在-45℃～200℃使用。阿 在外力场容易发生分子链取向，在取向方向 上可以得到高强度高模量。 如：kelvar纤维可在-45℃～200℃使用。阿 波罗登月飞船软着陆降落伞带就是用kevlar29 制备的。kevlar纤维还可用于防弹背心,飞机、 火箭外壳材料和雷达天线罩等。

高分子液晶的应用 液晶高分子在信息储存方面的应用 带有信息的激光束照射液晶存储介质时，局 部温度升高，液晶聚合物熔融成各向同性的液 体，从而失去有序度。激光束消失以后，又凝 结成为不透光的固体，信号被记录。 液晶高分子用于存储显示寿命长、对比度 高、存储可靠、擦除方便,因此有极为广阔的发 展前景。

高分子液晶的应用 精密温度指示材料 并顺次扭转的螺旋结构，而且其螺距随温度变 化而发生显著变化。 被测物体的表面温度若有变化，液晶分子 向列型液晶和胆甾型液晶的混合物呈平行 并顺次扭转的螺旋结构，而且其螺距随温度变 化而发生显著变化。 被测物体的表面温度若有变化，液晶分子 排列的螺距即发生变化，偏振光的旋转角度也 随之发生变化，因而返回光的强度也会发生变 化。 人们利用此现象制造出微温传感器。

微观花园 奇幻冰晶

常见的三种液晶显示器 TN-LCD(扭曲向列型液晶显示器）： TwistedNematic-LCD 常用于电子手表，计算器．

常见的三种液晶显示器 STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器） Super TwistedNematic-LCD 常用于手机显示屏,游戏机屏

常见的三种液晶显示器 TFT-LCD(薄膜型液晶显示器）： Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶显示屏，数码照相机

高分子液晶的发展前景 液晶学已成为一门新兴科学技术，广泛应用于当代各个工业部门。而且由于物质的液晶态结构普遍存在于生物体中，液晶结构及变化与生命现象之间的关系，也正在引起人们的重视。 英国著名生物学家指出:“生命系统实际上就是液晶,更精确地说,液晶态在活的细胞中无疑是存在的”

高分子液晶的发展前景 细胞膜中的磷脂可形成溶致型液晶; 构成生命的基础物质DNA 和RNA 属于生物性胆甾液晶,它们的螺旋结构表现为生物分子构造中的共同特征; 植物中起光合作用的叶绿素也表现液晶的特性; 大多数生物体组织,如脑、神经、肌肉、血液等和生命现象关系密切的主要组织是由溶致性大分子液晶构成的。

高分子液晶的发展前景 随着科学技术的发展,人们将逐渐掌握蛋白质、核酸、酶和类脂化合物的合成,并了解生物体活动中使这些大分子发生结构相变的环境,即形成液晶的环境,从而合成或“加工”出各种生物体组织,进而能够得到各种人造器官、人造血液,为人类服务。 另一方面,人们可以细胞为蓝本,设计并制造出具有自检测、自判断、自结论和自指令的新型“智能”材料,应用于人类生命活动中。

高分子液晶的发展前景 可见,由于高分子液晶作为一种较新的高分子材料,人们对它的认识还不足,但可以肯定在不远的将来,高分子液晶的应用会愈来愈广泛,对人类的生存和发展做出新的贡献。

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