Осциллирующий поток Пуазейля в нематическом жидком кристалле, ориентированном электрическим полем

• Автор: Торчинская, Александра Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА1. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В ОСЦИЛЛИРУЮЩЕМ ПОТОКЕ НЕМАТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА, ОРИЕНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ.
1.1. Процессы переориентации нематиков в осциллирующем потоке
1.2. Воздействие электрического поля на ориентационную структуру жидкого кристалла
1.3. Комбинированное воздействие осциллирующего потока и электрического поля на структуру нематического жидкого кристалла
1.4. Постановка задачи и выбор метода исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА
ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ. ,
2.1. Блок-схема и основные требования, предъявляемые к экспериментальной установке для изучения оптических свойств
жидкого кристалла
2.2. Жидкокристаллическая ячейка с сегментными электродами и выбор
объекта исследования
2.3. Методика измерений
2.4. Контрольные измерения и оценка погрешностей эксперимента
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСЦИЛЛИРУЮЩЕГО ПОТОКА НЕМАТИКА В ПРИСУТСТВИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.
3.1. Стабилизирующее влияние электрического поля на динамический

оптический отклик жидкого кристалла, индуцированный переменным потоком
3.2. Временные зависимости разности фаз оптического сигнала при вариации амплитуды и управляющего напряжения.,
3.2.1. Методика расчета разности фаз оптического сигнала при вариации параметров внешних воздействий
3.2.2. Зависимость разности фаз от параметров потока и поля.
3.2.3. Особенности динамического поведения разности фаз при различных условиях эксперимента
3.3. Оптический отклик жидкого кристалла в условиях сильного течения
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ
НЕМАТИКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
4.1. Постановка задачи об осциллирующем течении нематика, ориентированного электрическим полем
4.2. Воздействие осциллирующего потока на ориентацию и оптические свойства гомеотропного слоя нематика в отсутствии электрического поля
4.3. Комбинированное воздействие осциллирующего потока и электрического поля на ориентацию и оптические свойства гомеотропного слоя нематика
4.4. Ориентационные изменения структуры нематика в условиях воздействия интенсивного течения и электрического поля.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
РЕЗУЛЬТАТОВ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное развитие технических средств отображения, хранения и обработки информации требует постоянного совершенствования их характеристик, в частности, за счет использования уникальных физических свойств некоторых материалов в качестве рабочих тел данных устройств [1-5 ].
К таким материалам относятся жидкие кристаллы (ЖК) - органические соединения, сочетающие в себе подвижность обычных жидкостей и присущую кристаллам анизотропию физических свойств, и проявляющие высокую чувствительность к механическим воздействиям и внешним полям [3, 12]. В частности, это свойство положено в основу некоторых способов [54, 59-62] и устройств широкого назначения [78], позволяющих регистрировать малые перепады давления.
Ориентация потоком является фундаментальным свойством, присущим нематическим жидким кристаллам [4]. В проведенных ранее исследованиях установлено, что в потоках нематиков наблюдается ряд специфических эффектов, не имеющих аналогов в потоках изотропных жидкостей. Это, в частности, относится к образованию диссипативных пространственных структур различного типа в условиях далеких от равновесия [48].
К наименее исследованным с экспериментальной точки зрения относятся нестационарные потоки нематиков, возникающие под действием периодических возмущений. Среди них осциллирующие течения Пуазейля - практически не исследованы, за исключением единичных работ. При этом эксперименты в осциллирующих потоках проводились, как правило, в отсутствие управляющих полей, которые могут оказывать эффективное воздействие на структуру и динамику жидких кристаллов.
Вместе с тем использование полей, особенно электрического поля, перспективно с точки зрения создания высокочувствительных жидкокристаллических датчиков механических колебаний с управляемыми
Однако, все эти формулы не учитывают граничных условий.
К примеру исследование гомеотропно ориентированных НЖК требует трехмерного подхода.
В отношении анализа исследований неустойчивостей в НЖК с Ае > О [33]можно заметить, что неустойчивости в этом случае наблюдаются в виде доменных картин или динамического рассеяния света. При этом следует отметить, что для исходной гомеотропной ориентации неустойчивости, обусловленные механизмом Карра-Хелфриха, не должны возникать ни при каких значениях Ае из-за малости коэффициента аз [3]. Альтернативный

изотропный механизм возникновения неустойчивости реализуется при относительно высоких управляющих напряжениях (в МББА, легированном полярной добавкой, пороговое напряжение ЭГД неустойчивости превышает 20В при вариации Ае и о в широком интервале, в области частот выше 50 Гц) [3].
Проведенный анализ экспериментальных и теоретических работ по воздействию электрических полей на ориентационную структуру и оптические свойства ЖК позволяет говорить о чрезвычайном разнообразии указанных эффектов и влиянии на них таких параметров, как напряжение и частота управляющего поля, величина и знак анизотропии диэлектрической проницаемости и электропроводности, типа граничной ориентации и энергии сцепления. При этом, электрооптические эффекты могут вызываться однородной в плоскости слоя переориентацией ЖК (поляризационные эффекты) или рассеянием света на пространственно неоднородных структурах.
Последнее явление (динамическое рассеяние света) возникает под действием электрического поля в ЖК с отрицательным знаком Ас в условиях, далеких от равновесия и сопровождается интенсивными вихревыми движениями жидкости.