Ультразвуковые низкочастотные исследования нематических и смектических жидких кристаллов во внешнем магнитном поле

• Автор: Обыденков, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Ориентационные процессы в жидких кристаллах во внешнем магнитном поле
ЕЕ Релаксационные процессы в слое нематического жидкого
кристалла
Е2. Экспериментальные исследования ориентационной релаксации в нематических жидких кристаллах
1.3. Уравнения гидродинамики нематических жидких кристаллов (НЖК)
1.4. Гидродинамика и акустические свойства смектиков
1.5. Акустические параметры в окрестности температуры просветления
1.6. Акустический метод определения коэффициентов вязкости
нематических жидких кристаллов
1.7. Постановка задачи, выбор объекта и метода исследований
ГЛАВА 2. Методика исследования релаксационных свойств жидких кристаллов в магнитном поле
2.1. Особенности экспериментальных исследований акустических
параметров ЖК, ориентированных магнитным полем
2.2 Анализ идеального ультразвукового резонатора с вогнутыми пьезопреобразователями
2.3 Резонансные условия для согласования ультразвукового жидкостного резонатора с пьезопреобразователями
2.4. Блок-схема и аппаратура экспериментальной установки
2.5. Методика проведения и оценка погрешности эксперимента
ГЛАВА 3. Результаты экспериментальных исследований

3.1. Зависимость коэффициента поглощения ультразвука от индукции магнитного поля
3.2. Коэффициент поглощения ультразвука и его анизотропия в статическом магнитном поле
3.3. Диссипативные свойства НЖК в окрестности фазового перехода
3.4. Анизотропия скорости ультразвука в НЖК
3.5. Угловые зависимости анизотропии коэффициента поглощения ультразвука в ЖК-1282
3.6. Акустические свойства смектических жидких кристаллов ББОА
ГЛАВА 4. Анализ результатов экспериментальных исследований
4.1. Анализ температурной зависимости коэффициента поглощения и скорости ультразвука в НЖК
4.2. Релаксационный характер анизотропии акустических параметров НЖК
4.3. Температурная зависимость вращательной вязкости НЖК
4.4. Проверка возможного нарушения общепринятой гидродинамики и релаксационные свойства смектиков
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Совершенствование методов изучения и экспериментальное исследование динамических свойств
жидкокристаллических веществ при различных температурах под действием внешних магнитных полей представляет собой одну из основных актуальных задач физики конденсированного состояния.
Ориентационная упорядоченность жидких кристаллов (ЖК) в сочетании с высокой трансляционной молекулярной подвижностью определяет их необычные анизотропные физические свойства и повышенную чувствительность к воздействию внешних полей, а также их многочисленные применения в технике.
Акустический метод исследования динамических и релаксационных свойств нематических (НЖК) и смектических (СЖК) мезофаз доказал свою высокую эффективность. Она прежде всего связана с возможностью исследования объемных образцов (не подверженных искажениям ориентационной структуры ограничивающими поверхностями) и проведения измерений в очень широком частотном диапазоне.
Особый интерес представляют области вблизи фазовых полимезоморфных переходов. Здесь акустические измерения дают ценную информацию о предпереходных явлениях.
С учетом задач, решаемых в настоящей работе, в качестве объектов исследования выбраны следующие жидкокристаллические соединения и смеси НЖК: ЖК-440 (Т> = 265,7 К; Тс = 344,5...345,6; Де < 0), представляющий собой смесь изомеров п-н-бутил-п-метоксиазоксибензола (БМОАБ) и н-бутил-п-гептаноилоксиазоксибензола (БГОАБ) в сотношении (2:1)), ЖК-1282(Т(-= 253,1 К; Тс = 335,1 К; Дв > 0), который состоит из алкоксицианбифенилов (80% массовой доли), эфира Демуса (16%) и эфира Грея (4%)) и ББОА (4-бутоксибензилиден-4'-октиланилин имеющий, смектическую В (Т=33,8...49,3°С), смектическую А

жидких кристаллов с известными реологическими и релаксационными параметрами и понижение границы исследуемого частотного диапазона до звуковых частот ~ 10 кГц. В методическом плане необходимы тщательная оценка и учёт дифракционных эффектов, которые при понижении частоты приводят к росту затухания ультразвука.
Рис. 1.9. Частотные зависимости поглощения ультразвука a/f в смектической А-фазе НФОВ (□) и в смектической В-фазе БББА (Д) (магнитное поле В = 0,27 Т параллельно волновому вектору) [139].
Это обстоятельство представляет собой одну из основных трудностей при реализации резонансного ультразвукового метода измерений затухания, а в рамках импульсного метода даже на частотах/> 2 МГц требует применения кварцевых преобразователей достаточно большого диаметра (~ 3 см). Необходимо также соблюдать осторожность, чтобы избежать влияния деформации смектического монокристалла вблизи поверхностей кварцевого излучателя. Кроме того, андуляционная (волнообразная) неустойчивость Хелфриха - Юро при охлаждении закрытого образца из нематической фазы может приводить к мозаичности смектика А.
Экспериментальное подтверждение модели MRT в килогерцовом частотном диапазоне (10...200 кГц) на основе измерений резонансным