Индивидуальные студенческие работы


Реферат жидкие кристалл и их применение

Сообщите промокод во время разговора реферат жидкие кристалл их применение менеджером. Промокод можно применить один раз при первом заказе. Тип работы промокода - "дипломная работа". Жидкие кристаллы, история открытия жидких кристаллов, структура, типы их применение обычно как непрерывная анизотропная среда, где в небольших по размерам микрообьемах их часто называют роями или доменамисостоящ их, как правило, из 104-105 молекул, молекулы ориентированы параллельно друг другу.

Теперь рассмотрим макроскопическую структуру жидких кристаллов, которую чаще всего называют текстурой, понимая под этим совокупность структурных деталей образца жидкого кристалла, помешенного между двумя стеклами исследуемого с помощью оптического поляризационного микроскопа. Каждый тип жидкого кристалла самопроизвольно образует свои характерные текстуры, по которым их часто удается идентифицировать.

Как правило, текстуры жидких кристаллов настолько "фотогеничны", что их красивые микрофотографии часто помешают на обл ожках научных журналов и научно-популярных изд аний.

  1. Эти явления широко используются в различных приложениях, например, для нахождения горячих точек в микроцепях, локализации переломов и опухолей у человека, визуализации изображения в инфракрасных лучах и др. Параметр порядка определяется следующим образом.
  2. Нанося на тело пациента некоторые жидкокристаллические материалы, врач может легко выявлять затронутые болезнью ткани по изменению цвета в тех местах, где эти ткани выделяют повышенные количества тепла. Ее молекулы состоят из двух частей.
  3. Поляризатор Pi линейно поляризует свет от источника света, а поляризатор Pi пропускает только определенным образом линейно поляризованный свет, прошедший через нематический образец А.
  4. Лиотропные жидкие кристаллы В отличие от термотропных жид ких кристаллов лиотропные жидкие кристаллы образуются при растворении ряда амфифильных соединений в определенных растворителях и имеют, как правило, более сложную структуру, чем термотропные жидкие кристаллы. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя меньшее количество энергии.

Лиотропные жидкие кристаллы В отличие от термотропных жид ких кристаллов лиотропные жидкие кристаллы образуются при растворении ряда амфифильных соединений в определенных растворителях имеют, как правило, более сложную структуру, чем термотропные жидкие кристаллы.

Амфифильные соединения состоят из молекул, содержащих гидрофильные и гид рофобные группы. Такие соединения широко распространены в природе. Так, например, любая жирная кислота является амфифильной.

Ее молекулы состоят из двух частей: Подобные соединения при растворении в воде, как правило, образуют мицеллярные растворы, в которых полярные головки торчат наружу, находясь в контакте с водой, а углеводородные хвосты, контактируя друг с другом, смотрят вовнутрь. Таки е миц еллы рис. В отличие от термотропных жидких кристаллов, где формирование определенного типа мезофазы определяется лишь температурой, в лиотропных системах тип структ урн ой организации определяется уже двумя параметрами: Лиотропные жидкие кристаллы наиболее часто образуются биологическими системами, функционирующими в водных средах.

Именно в эти х системах в наиболее яркой форме проявляются уникальные особенности жидких кристаллов, сочетающих лабиль ность с высокой склонностью реферат жидкие кристалл их применение самоорганизации. Ограничимся лишь одним при мером, относящимся к клеткам и внутриклеточным органеллам, покрытым тонкими высокоупорядоченными оболочками - мембранами.

Современные структурные исследования показывают, что мембраны представляют собой типичные лиотропные ламеллярные лабильные ЖК-структуры, составлен ные из двойного слоя фосфолипидов, в котором "растворены" белки, полисахарилы, холестерин реферат жидкие кристалл их применение другие жизненно важные компоненты рис. Такое ан из отропное строение мембраны, с одной стороны, по зволяет защ ищ ать ее внутреннюю часть от нежелательных внешних воздействий, а с другой стороны, ее "жидкостной" характер обеспечивает высокие транспортные свойства прониц аемость, перенос ионов и др.

Некоторые типы лиотропных жидкокристаллических структур, образованные амфифиль ными реферат жидкие кристалл их применение в водных растворах: Как мы увидим ниже, жидкокристаллических фаз может быть у одного и того же соединения. Но сначала для того, чтобы не осложнять знакомство с жидкокристаллической фазой несущественными здесь подробностями, рассмотрим наиболее простую ситуацию, когда соединение обладает одной жидкокристаллической фазой.

В этом случае процесс плавления кристалла идет в две стадии. Наиболее резкое отличие жидкокристаллической фазы от жидкости проявляется в оптических свойствах.

Жидкие кристаллы - реферат

Жидкий кристалл, обладая текучестью жидкости, проявляет оптические свойства всем нам знакомых обычных кристаллов. При понижении температуры все превращения происходят в обратном порядке и точно при тех же температурах, т. Реферат жидкие кристалл их применение температур от Гд, до tn для различных веществ может быть от единиц до сотни гра дусов. Типичное же значение этого интервала — порядка нескольких десятков градусов.

Чтобы схематично представить себе устройство нематика, удобно образующие его молекулы представить в виде палочек. Для такой идеализации есть физические основания. Молекулы, реферат жидкие кристалл их применение жидкие кристаллы, как уже говорилось, представляют собой типичные для многих органических веществ образования со сравнительно большим молекулярным весом, протяженности которых в одном направлении в 2—3 раза больше, чем в поперечном.

Можно считать, что направление введенных нами палочек совпадает с длинными осями молекул. Это означает, что центры тяжести палочек расположены и движутся хаотически, как в жидкости, а ориентация при этом остается у всех палочек одинаковой и неизменной.

Напомним, что в обычной жидкости не только центры тяжести молекул движутся хаотически, но и ориентации выделенных направлений молекул совершенно случайны и не скоррелированны между. А в качестве выделенных направлений в молекуле могут выступать различные величины, например, электрический дипольный момент, магнитный момент или, как в рассматриваемом нами случае, анизотропия формы, характеризуемая выделенными направлениями или, как говорят, осями.

В связи с описанным полным хаосом в жидкости жидкость даже состоящая из анизотропных молекул изотропна, т. На самом деле, конечно, молекулы нематика подвержены не только случайному поступательному движению, но и ориентация их осей испытывает отклонения от направления, определяющего ориентацию палочек в рассматриваемой нами жидкости. Поэтому направления палочек задают преимущественную, усредненную ориентацию, и реально молекулы совершают хаотические реферат жидкие кристалл их применение колебания вокруг этого направления усредненной ориентации.

Амплитуда соответствующих ориен-тационных колебаний молекул зависит от близости жидкого кристалла к точке фазового перехода в обычную жидкость tn, возрастая по мере приближения температуры нематика к температуре фазового перехода.

Жидкие кристаллы

В точке фазового перехода ориентационное упорядочение молекул полностью исчезает и ориентационные движения молекул так же, как и трансляционные, оказываются полностью хаотическими. В связи с описанной картиной поведения нематика его принято описывать следующим образом. Для характеристики ориентационного порядка вводится вектор единичной длины с, называемый директором, направление которого совпадает с направлением введенных выше палочек.

Таким образом, директор задает реферат жидкие кристалл их применение, преимущественное, направление ориентации молекул в холестерине.

Кроме того, вводится еще ОДНА величина, параметр порядка, который характеризует, насколько велика степень ориентационного упорядочения молекул или, что то же самое, насколько мала разупорядоченность ориентаций молекул. Параметр порядка определяется следующим образом: Из формулы 1 ясно, что параметр 5 может принимать значения от 0 до 1.

  1. Ориентация молекул нематической фазы, как правило, совпадает с направлением наибольшей проводимости.
  2. Американец получил патент на изобретение, которое способно обнаруживать невидимые для глаз тепловые поля.
  3. История открытия жидких кристаллов Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. Такие ЖК подобны жидкостям.
  4. Амфифильные молекулы, как правило, плохо растворяются в воде, склонны образовывать агрегаты таким образом, что их полярные группы на границе раздела фаз направлены к жидкой фазе.
  5. Это позволяет обнаруживать различные онкологические заболевания, вроде рака молочной железы. Компьютерная термография в медицине Электронные индикаторы Электронные индикаторы, создаваемые при помощи жидких кристаллов, реагируют на различные температуры, в результате чего могут проинформировать о сбоях и нарушениях в электронике.

При температуре ниже точки перехода нематика в обыкновенный кристалл или, как ее называют, температуре плавления Тщ — кристаллическое состояние. В интервале температур от Т м, до tn—нематический жидкий кристалл. Выше tin— обычная жидкость. Пока что речь шла об однодоменном состоянии нема-тического образца, в котором ориентация директора одинакова во всех его точках.

В таком однодоменном образце нематика наиболее ярко проявляются его свойства, типичные реферат жидкие кристалл их применение твердых реферат жидкие кристалл их применение, в частности, двупреломление света. Последнее означает, что показатели преломления для света, плоскость поляризации которого перпендикулярна директору и плоскость поляризации которого содержит директор, указываются различными. Однако для того чтобы полунить однодоменный образец нематика, как, впрочем, и любых других разновидностей жидких кристаллов, необ ходимо принятие специальных мер, о которых будет рассказано ниже.

Если же не приняты специальные предосторожности, то жидкокристаллический образец представляет собой совокупность хаотическим образом ориентированных малых однодоменных областей.

Сколько стоит написать твою работу?

Именно с такими образцами, как правило, имели дело первые исследователи жидких кристаллов, и мутный расплав, возникавший после первого плавления МББА, о котором говорилось выше, и был образцом такого вида.

На реферат жидкие кристалл их применение раздела различным образом ориентированных однодоменных областей в таких образцах происходит, как говорят, нарушение оптической однородности или, что то же самое, скачок значения показателя преломления.

Это непосредственно следует из сказанного выше о двупреломлении однодоменного нематического образца и просто соответствует тому, что для света, пересекающего границу раздела двух областей с различной ориентацией директора, показатели преломления этих областей различны, т.

А как хорошо известно, на границе раздела двух областей с различными показателями преломления свет испытывает отражение. С таким отражением каждый знаком на примере оконных стекол.

  • Поскольку основным структ урным признаком жидких кристаллов является наличие ориентационного порядка, обусловленного анизотропной формой молекул, то естественно, что все их свойства, так или иначе, определяются степенью ориентационного упорядочения;
  • Пока что речь шла об однодоменном состоянии нема-тического образца, в котором ориентация директора одинакова во всех его точках.

Так же, как и в случае с оконным стеклом, на одной границе раздела одном скачке оптической однородности отражение света в нематике может быть невелико, но если таких границ много в образце много неупорядоченных однодоменных областейтакие нерегулярные нарушения оптической однородности приводят реферат жидкие кристалл их применение сильному рассеянию света. Вот почему нематики, если не принять специальных мер, сильно рассеивают свет.

После первого плавления при температуре Тд, возникает мутный расплав. Пока что речь шла о том, как выглядит нематик в неполяризованном свете. Очень интересную и своеобразную картину представляет нематик, если его рассматривать в поляризованном свете и анализировать поляризацию прошедшего через него света.

Поляризатор Pi линейно поляризует свет от источника света, а поляризатор Pi пропускает только определенным образом линейно поляризованный свет, прошедший через нематический образец А. Картина, которую увидит наблюдатель в реферат жидкие кристалл их применение, прошедшем через поляризатор, представляет собой причудливую совокупность пересекающихся линий.

Эти линии или, как их называют, нити и представляют собой изображение реферат жидкие кристалл их применение раздела между однодоменными областями. Нема — это по гречески нить. Отсюда и название — нематический жидкий кристалл или нематик. Здесь же надо сказать, что реально наблюдения описанной картины нематика в связи с малостью размеров областей с одинаковой ориентацией директора осуществляются с реферат жидкие кристалл их применение поляризационного микроскопа.

Анизотропия физических свойств Анизотропия физических свойств — основная особенность реферат жидкие кристалл их применение кристаллов. Поскольку основным структ урным признаком жидких кристаллов является наличие ориентационного порядка, обусловленного анизотропной формой молекул, то естественно, что все их свойства, так или реферат жидкие кристалл их применение, определяются степенью ориентационного упорядочения.

Количественно степень упорядоченности жидкого кристалла определяется параметром порядка S, введенным В. Цветковым в 40-х годах: Параметр порядка жидкого кристалла лежит в пределах от 0 до 1.

Именно существование ориентационного порядка обусловливает анизотропию всех физических свойств жидких кристаллов. Так, анизотропная форма молекул каламитиков определяет появление двойного лучепреломления Dn и диэлектрической анизотропии Deвеличины которых могут быть выражены следующим образом: Значения Dn для ЖК-соединений обычно ве сьма велики и меняются в ш ироких пределах в зависимости от их химического строения, достигая иногда величины порядка 0,3-0,4.

Величина и знак De зависят от соотношения между анизотропией поляризуемости молекулы, величиной постоянного дипольного момента m, а также от угла межд у направлением дипольного момента и длинной молекулярной осью. Примеры двух ЖК-соединений, характериз ующихся положительной и от рицательной величиной D e, приведены ниже: Нагревание жидкого кристалла, понижая его ориентационный порядок, сопровождается монотонным снижением значений Dn и D e, так что в точке исчезновения ЖК-фазы при Тпр анизотропия свойств полностью исчезает.

В то же время именно анизотропия всех физических характеристик жидкого кристалла в сочетании с низкой вязкостью реферат жидкие кристалл их применение соединений и позволяет с высокой легкостью и эффект ивностью осу ществлять ориентацию и переориентацию их мо лекул под действием небольших "возмущ ающих" факторов электрические и магнитные поля, механическое напряжениесущественно изменяя их структуру и свойства.

Именно поэтому жидкие кристал лы оказались незаменимыми электрооптически — активными средами, на основе которых и было создано новое поколение так называемых ЖК-индикаторов.

Применение Расположение молекул в жидких кристаллах изменяется под действием таких факторов, как температура, давление, электрические и магнитные поля; изменения же расположения молекул приводят к изменению оптических свойств, таких, как цвет, прозрачность и способность к вращению плоскости поляризации проходящего света.

У холестерически-нематических жидких кристаллов эта способность очень велика. На всем этом основаны многочисленные применения жидких кристаллов. Например, зависимость цвета от температуры используется для медицинской диагностики. Нанося на тело пациента некоторые жидкокристаллические материалы, врач может легко выявлять затронутые болезнью ткани по изменению цвета в тех местах, где эти ткани выделяют повышенные количества тепла.

Температурная зависимость цвета позволяет также контролировать качество изделий без их разрушения. Если металлическое изделие нагревать, то его внутренний дефект изменит распределение температуры на поверхности. Эти дефекты выявляются по изменению цвета нанесенного на поверхность жидкокристаллического материала. Тонкие пленки жидких кристаллов, заключенные между стеклами или листками пластмассы, нашли широкое применение в качестве индикаторных устройств прикладывая низковольтные электрические поля к разным частям соответствующим образом выбранной пленки, можно получать видимые глазом фигуры, образованные, например, прозрачными и непрозрачными участками.

Жидкие кристаллы широко применяются в производстве наручных часов и небольших калькуляторов. Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном. Сравнительно недавно было получено углеродное и полимерное.

VK
OK
MR
GP