Влияние граничных условий на структуру и оптическую текстуру капель нематика, диспергированного в полимерной матрице

• Автор: Прищепа, Оксана Олеговна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 97 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАПСУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОМ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ (ОБЗОР)
1.1. Классификация жидких кристаллов. Особенности структурного упорядочения нематиков
1.2. Упругие свойства и электрооптические эффекты в нематических жидких кристаллах
1.2.1. Упругие свойства НЖК
1.2.2. Электрооптические эффекты в нематических ЖК
1.3. Композитные жидкие кристаллы и методы их приготовления
1.3.1. Эмульгирование
1.3.2. Технологии фазового разделения
1.4. Капсулированные полимером нематические жидкие кристаллы
1.5. Конфигурации директора в каплях нематических ЖК
1.6. Методики численного расчета поля директора и
текстурных картин капель нематиков
1.7. Постановка цели и задач исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ КПЖК ПЛЕНОК
2.1. Выбор материалов и их характеристики
2.1.1. Полимер
2.1.2. Жидкий кристалл
2.1.3. Сурфактанты
2.2. Приготовление композитных пленок
2.3. Методика изучения морфологических характеристик композитных
пленок и оптических текстур капель жидких кристаллов
2.4. Компьютерное моделирование ориентационного упорядочения директора в каплях нематика с неоднородными граничными условиями
и соответствующих текстурных картин
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕКСТУРНЫХ КАРТИН И СТРУКТУРНОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ КАПЕЛЬ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА СО СТАБИЛЬНЫМИ КОНФИГУРАЦИЯМИ ДИРЕКТОРА.
3:1. Экспериментальное исследование оптических текстур капель нематиков при различных концентрациях сурфактанта. Моделирование стабильных конфигураций директора и текстур капель с неоднородными граничными условиями
3.1.1. Биполярная конфигурация
3.1.2. Капля с одним разрушенным буджумом
3.1.3. Монополярная структура
3.1.4. Структура заходящего солнца
3.1.5. Пред-радиальная структура
3.1.6. Радиальная конфигурация
3.2. Последовательность новых конфигураций директора и их
распределение в ансамбле капель нематика
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕКСТУРНЫХ КАРТИН И ОРИЕНТАЦИОННОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ КАПЕЛЬ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА С НЕСТАБИЛЬНЫМИ КОНФИГУРАЦИЯМИ ДИРЕКТОРА
4.1. Расчет «вытекшей» радиальной (escaped radial) структуры
4.2. Супер-твист-биполярная структура
4.3. Твист-тороидальная структура
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Актуальность темы
Разработка и совершенствование современных устройств для оптоэлектроники, информационных технологий, лазерной техники и других применений невозможно без создания новых функциональных материалов. Одним из них являются жидкокристаллические композиты, состоящие, как минимум, из двух компонентов - жидкого кристалла (ЖК) и матрицы, в качестве которой могут быть стекла, полимеры, изотропные жидкости, эпоксидные компаунды и др. Среди композитных сред капсулированные полимером жидкие кристаллы (КПЖК) занимают особое место. Данный материал, представляющий собой полимерную пленку с диспергированными в ней каплями жидкого кристалла, сочетает полезные качества, присущие как полимерам, так и жидким кристаллам. Он характеризуется простой и недорогой технологией изготовления, гибкостью, надежностью в эксплуатации, высокими быстродействием и чувствительностью к внешним воздействиям, в особенности, к электрическому ПОЛЮ.
Фундаментальные исследования КПЖК сред нацелены на выяснение взаимосвязи структурных характеристик композитных пленок и материальных параметров используемых компонентов с макроскопическими (магнитными, электрическими и оптическими) свойствами материала. Специфика структурной организации КПЖК пленок определяется, прежде всего, большим многообразием различных видов ориентационного упорядочения (конфигураций директора) жидкого кристалла в объемных образованиях сложной формы, наличием в них топологических дефектов -дисклинаций, их высокой чувствительностью к различным воздействиям. С другой стороны, конфигурация директора является основным фактором, определяющим особенности оптических и электрооптических свойств ЖК материалов, что убедительно показано, например, в работе [Ковальчук A.B., Курик М.В., Лаврентович О.Д. и др, ЖЭТФ, 94, 350 (1988)].

3.1.2. Капля с одним разрушенным буджумом
Добавление лецитина в ЖК приводит к образованию ряда новых структур, принципиальным отличием которых от биполярной конфигурации, является наличие лишь одного поверхностного точечного дефекта-буджума [75-83]. Например, в образце, содержащем 0.08 % лецитина, наряду с биполярными конфигурациями, преобладающее количество капель (около 70 %) имеют структуру, показанную на рис. 3.3а.
граничные условия Наклонное сцепление
молекул ЖК
Рис. 3.3. Схема распределения поля директора (а) и расчетная конфигурация (Ь) капли с одним разрушенным буджумом.
Текстурные картины таких капель (рис. 3.4, левый и средний столбцы)
похожи на биполярные, но имеются и явные отличия. При а = 0° и 12°
(рис. 3.4а,Ь, левый столбец) видны две полосы погасания, но левая полоса
вблизи края капли не сужается, а наоборот расширяется, что свидетельствует
об отсутствии здесь точечного дефекта. Еще более явно отсутствие
рассеивающей области, соответствующей точечному дефекту, видно на
текстурных картинах с выключенным анализатором (рис. 3.4, средняя «
колонка). В большей части объема капли, за исключением области, примыкающей к распадающемуся буджуму, текстурные картины аналогичны биполярной конфигурации.