Жидкие кристаллы

Строение жидких кристаллов

1. Некоторые кристаллические твёрдые тела, прежде чем превратиться в жидкость, проходят промежуточные состояния. В этих состояниях они одновременно обладают свойствами жидкости (текучесть) и кристаллического тела (анизотропия физических свойств).

Вещества, находящиеся в таких состояниях, называют жидкими кристаллами. Жидкие кристаллы, образующиеся при изменении температуры вещества, называют термотропными. Однако это не единственный способ получения жидких кристаллов. Их получают также при растворении твёрдых тел в некоторых растворителях (лиотропные жидкие кристаллы), при взаимодействии с излучением (фототропные жидкие кристаллы).

В настоящее время насчитывается несколько тысяч веществ, способных находиться в жидкокристаллическом состоянии. Такое состояние присуще соединениям, молекулы которых имеют удлинённую, линейную форму. Для них направление осей молекул упорядочено, т. е. дальний порядок сохраняется по одному из трёх направлений. Центры масс этих молекул расположены беспорядочно.

В зависимости от того, как ориентируются молекулы в пространстве, различают три основных типа жидких кристаллов. В кристаллах первого типа оси молекул параллельны, а сами молекулы сдвинуты друг относительно друга на произвольные расстояния в направлении своих осей (рис. 121, а). В кристаллах второго типа молекулы параллельны друг другу и расположены слоями (рис. 121, б). Для кристаллов третьего типа характерно закручивание молекул в перпендикулярном направлении от слоя к слою (рис. 121, в).

три типа жидких кристаллов

Свойства жидких кристаллов

2. Особенности строения жидких кристаллов обусловливают их свойства. Так, возможностью хаотического поступательного движения молекул объясняется текучесть, а их упорядоченным расположением — анизотропия таких физических свойств, как упругость, электропроводность, диэлектрическая и магнитная проницаемость и др.

Свойства жидких кристаллов меняются в зависимости от температуры, длины волны внешнего излучения, механической деформации, электрического и магнитного полей. Это определяет возможности их широкого применения в системах хранения и обработки информации, в индикаторах и т. п.

Применение жидких кристаллов

3. Жидкие кристаллы имеют широкое практическое применение. Одним из свойств жидких кристаллов является зависимость их цвета от температуры. Это свойство используют для измерения температуры. Из смесей жидкокристаллических веществ изготавливают температурные индикаторы в интервале температур от -20 до +250 °С. Индикатор представляет собой тонкую гибкую плёнку из жидкого кристалла. При наложении плёнки на поверхность предмета по цвету индикатора можно определить температуру предмета, её изменение со временем.

Свойство жидких кристаллов изменять цвет так же используется для выявления структурных дефектов непрозрачных объектов: благодаря неодинаковой теплопроводности дефекты вызывают различные цветовые эффекты в плёнке жидкого кристалла.

Окончание >>>