Статистическая физика жидкокристаллического упорядочения полимерных растворов

• Автор: Семенов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 c. : ил

е о
Глава I. Обзор основных представлений теории жидкокристаллического упорядочения в полимерных растворах

§1.1. Теория Онсагера и ее обобщения

§1.2. Теория Флори и другие решеточные теории

§1.3. Влияние сил межмолекулярного притяжения на жидкокристаллическое упорядочение в полимерных растворах

§1.4. Динамика концентрированных растворов стержнеобразных макромолекул

§1.5. Метод И.М.Лифшица вычисления конформационной энтропии

§1.6. Постановка основных задач работы

Глава II. Жидкокристаллическое упорядочение в растворе макромолекул с частичной гибкостью

§2.1. Модели полимерных цепей

§2.2. Свободная энергия раствора полугибких макромолекул

§2.3. Свойства жидкокристаллического упорядочения в растворах персистентных и поворотно-изомерных цепей
(модели В,Г,Д)
§2.4. Жидкокристаллическое упорядочение в случае поворотно-изомерного механизма гибкости с учетом колебаний валентных углов (модели Г7, Д')
§2.5. Жидкокристаллический переход в растворе частично
гибких персистентных цепей
§2.6. Жидкокристаллический переход в растворе частично гибких цепей с поворотно-изомерным механизмом гибкости
§2.7. Сравнение с экспериментом
Глава III. Влияние внешних полей на жидкокристаллическое упорядочение в полимерных растворах
§3.1. Введение
§3.2. Жидкокристаллическое упорядочение в растворе жестких стержней, свободно-сочлененных и персистентных полугибких цепей (модели А - В) при наличии внешнего поля диполъного типа
§3.3. Жидкокристаллическое упорядочение для моделей А-В
при наличии внешнего поля квадрупольного типа
« V

§3.4. Влияние внешних полей на жидкокристаллический переход в растворах полугибких макромолекул с поворотно-изомерным механизмом гибкости
§3.5. Восприимчивость раствора полугибких макромолекул
во внешних ориентирующих полях
§3.6. Сравнение с экспериментом
Глава IV. Зависимость свойств нематического упорядочения в растворах жесткоцепных макромолекул от качества
растворителя
§4.1. Введение
§4.2. О понятии 6 -температуры для растворов жесткоцепных макромолекул
§4.3. Характерные черты жидкокристаллического упорядочения в растворе персистентных макромолекул
§4.4. Свободная энергия растворов жесткоцепных полимеров
при произвольной температуре и концентрации
§4.5. Свойства жидкокристаллического упорядочения в неа-термических полимерных растворах. Результаты для
моделей А-В
§4.6. Результаты для моделей Д и Д'
§4.7. Сравнение с экспериментом
Глава V. Реологические свойства концентрированных растворов жесткоцепных полимеров
§5.1. Введение
§5.2. Коэффициенты вязкости Лесли жидкокристаллического
раствора стержнеобразных макромолекул
§5.3. Зависимость вязкостей Месовича от частоты
§5.4. Концентрационная зависимость вязкости изотропного
раствора частично гибких цепей
§5.5. Влияние гибкости макромолекул на отношение коэффициентов Лесли Хг- 0(3/°(л
Заключение

А. Актуальность теш работы
Жидкие кристаллы - это агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым кристаллическим телом и аморфной жидкостью ^1 - 4|. Вещество в этом состоянии характеризуется дальним порядком некоторого типа, что проявляется в анизотропии его свойств»
В то же время, жидкие кристаллы, как правило, обладают, подобно жидкостям, известной степенью текучести. Жидкокристаллические системы обладают целым рядом удивительных свойств, таких как чрезвычайно высокая чувствительность ко внешним воздействиям различного типа. Эти свойства нашли широкое применение во многих областях науки и техники.
Способность вещества переходить в жидкокристаллическое состояние связана с анизотропией частиц, из которых оно состоит £1 - 2|. Жесткоцепные макромолекулы, характерный продольный размер которых (сегмент жесткости) £• значительно превышает их диаметр с/ , обладают такой анизотропией в высокой степени. Поэтому жесткоцепные полимеры должны легко образовывать жидкокристаллическую фазу [5-б].
Интерес к полимерным жидким кристаллам связан, во-первых, с многочисленными применениями в полимерной химической промышленности (производство высокопрочных волокон [б] ) и технике (создание надежных систем для записи и хранения информации |б - 7]). Во-вто-рах, биополимеры, играющие решающую роль в функционировании любой живой системы, как правило,образуют упорядоченные структуры жидкокристаллического типа [в]. Наконец, полимерные жидкие кристаллы представляют самостоятельный интерес как своеобразные статистические объекты, сочетающие особенности полимеров с особенностями низкомолекулярных жидких кристаллов.

__<ри « (40.29 - 41 $Гг)с1/£ } <р^- (44.06 - 40.5'Гг)с4/1}
^иг - 0.075+0.42Гг; д = 0.96 + 0А9Гг. (2,34)
Цри дальнейшем увеличении концентрации осуществляется дополнительный фазовый переход в сильно упорядоченную фазу:
^ гтР^+^Г*) > уь'-^бГ) /„-1где индекс <*о относится к возникающей плотной фазе. Анализ показывает, что этот переход происходит тогда, когда характерный угол й & » в пределах которого локализована функция распределения в слабо анизотропной фазе, станет сравним с
Два описанных режима, как обычно, отделены друг от друга тройной точкой (см.рис.14), параметры которой таковы:
(2.36)
<р4 - ЗОМс//£ , /4-039 , /4-1- ^Гз •
Для реальных цепей углы уо , как цравило, больше 26°. Ш-этому из проведенного рассмотрения следует, что для этих цепей жидкокристаллический переход должен происходить аномальным образом (по типу перехода для модели Г) и при учете фиксированное валентных углов. Физическая причина этого остается той же, что и для модели Г.
§ 2.4. Жидкокристаллическое упорядочение в случае
поворотно-изомерного механизма гибкости с учетом колебаний валентных углов (модели Г', Д/)
В только что рассмотренных моделях Г и Д предполагалось, что гибкость макромолекулы обусловлена исключительно изломами. Это находит отражение в том, что условная вероятность состоит из двух слагаемых: 6 -функции, локализованной цри 'Ц