Исследование ориентационных свойств жидких кристаллов в переменных магнитных полях акустическим методом

• Автор: Романов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований релаксации жидких кристаллов в переменных магнитных полях

1.1 Основы теории динамических свойств нематических жидких кристаллов

; 1.2 Влияние статического магнитного поля на поглощение и скорость ультразвука.

1.3 Диэлектрические свойства жидких кристаллов в магнитных полях

1.4 Экспериментальные исследования динамики ориентационных процессов в пульсирующем магнитном поле
1.5 Влияние давления на акустические и релаксационные параметры нематических жидких кристаллов

1.6 Постановка задачи, выбор объекта и метода исследований

Глава 2. Методика исследования релаксационных свойств жидких

кристаллов в магнитном поле
2.1 Особенности акустического метода исследования НЖК в статических и пульсирующих магнитных полях
2.2 Блок-схема и аппаратура экспериментальной установки
2.3 Измерительная камера
2.4 Методика проведения исследования диэлектрических свойств ЖК в электрических и магнитных полях
2.5 Контрольные измерения и оценка погрешности эксперимента
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований акустических
и релаксационных свойств ЖК-1282 при изменении термодинамических параметров
3.1. Зависимость коэффициента поглощения ультразвука от индукции магнитного поля
3.2. Коэффициент поглощения ультразвука в нематической фазе жидких кристаллов при изменяющихся температуре и частоте ультразвука
3.3. Скорость ультразвука в жидких кристаллах при изменяющихся
термодинамических параметрах состояния
3.4 Анизотропия скорости ультразвука в нематических жидких кристаллах

3.5. Анизотропия поглощения ультразвука в жидких кристаллах при изменяющихся
температуре и частоте ультразвука
3.6. Временные зависимости акустических параметров НЖК в пульсирующих магнитных полях
3.7. Результаты исследований электрических свойств НЖК при совместном действии электрических и магнитных полей
Глава 4. Анализ результатов экспериментальных исследований
4.1. Анализ акустических спектров поглощения в нематической фазе жидких
кристаллов
4.2 Релаксационный характер анизотропии акустических параметров жидких
кристаллов
4.3. Акустические свойства нематических жидких кристаллов в пульсирующем
магнитном поле
4.4 Вращательная вязкость и диамагнитная восприимчивость нематического жидкого
кристалла
ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ВЫВОДЫ
Литература
Приложения
Введение
В последнее время жидкие кристаллы (ЖК) находят всё большее применение в устройствах отображения информации и для визуализации физических полей различной природы. Сегодня на их основе как массовая коммерческая продукция выпускаются мониторы компьютеров, плоские телевизионные экраны и самые разнообразные индикаторные и информационные табло. Это обусловлено высокой оптической чувствительностью ЖК к внешнему воздействию при чрезвычайно малом управляющем напряжении и низкой величине потребляемой мощности. Помимо этого в ЖК наблюдается необыкновенное многообразие физических эффектов, являющееся следствием их структуры - структуры анизотропной жидкости. Основу функционирования большинства вышеперечисленных устройств составляют процессы ориентационной релаксации, связанные с вращением молекул относительно их коротких осей. Одним из эффективных методов исследования данных процессов является акустический метод, достаточно чувствительный к изменению молекулярных свойств мезофазы и позволяющий установить связь между акустическими и молекулярно-кинетическими параметрами жидких кристаллов. Анизотропное поглощение ультразвука, регистрируемое в акустических экспериментах, содержит информацию не только о быстрых внутримолекулярных процессах, но и о процессах медленной ориентационной релаксации. Чувствительность ориентационной структуры к внешним воздействиям позволяет ожидать проявления новых эффектов, обусловленных её взаимодействием с изменяющимися внешними полями. Влияние магнитного поля на акустические свойства ориентационно упорядоченных фаз жидких кристаллов можно объяснить спецификой их межмолекулярного взаимодействия. Изменение ориентированности вследствие анизотропии молекул и своеобразия их взаимодействия влияет на упругие и кинетические свойства жидких кристаллов, определяющие в свою очередь их акустические параметры. Кроме того, в качестве дополнительного ориентирующего фактора возможно использование электрического поля, традиционно применяемого

сопровождается уменьшением флуктуаций ориентации в окрестности фазового перехода НЖК-ИК, а при достижении некоторого критического давления фазовый переход первого рода преобразуется в фазовый переход второго рода.
Основываясь на экспериментальных данных, авторы работы [60] пришли к выводу о возможности критических переходов, когда изменение удельного объема близко к нулю. В этой же работе отмечено, что зависимость температур фазовых переходов от давления для изученных веществ удовлетворительно описывается линейным уравнением:
Тс(Р)=Т^+^-Р (1.48)

Как указано в работах [61, 64], зависимость температуры перехода от давления имеет нелинейных характер (особенно существенна эта нелинейность вблизи фазового перехода НЖК в изотропную жидкость), а в работах [61, 62] предложено описывать ее в виде:
ТС(Р) ^То+АР-ВР2, (1.49)
где А и В есть комбинации коэффициентов, зависящих от вещества и характера фазовых переходов. Аналогичная зависимость энтальпии от давления предложена в работе [63]. Авторами работы [64] отмечается практическая необходимость строить две фазовые диаграммы: одну получаемую в процессе нагревания, другую - в процессе охлаждения изотропной жидкости, так как в этих случаях отличаются не только температуры переходов, но различен и сам характер этих переходов. Для описания зависимости температуры фазового перехода НЖК-ИЖ в работах [65, 66] успешно использовалось уравнение, предложенное Симоном и Глатзелом [25,67,68]:
ТС(Р) = Т°- (^-1) -1- (1-50)
Для описания фазовой кривой твердое тело - НЖК уравнение Симона имеет вид:
(Р-Р0)/а = (Т/Т0)° - 1, (1.51)