Исследование влияния высоких давлений на динамические свойства жидких кристаллов в магнитных и электрических полях

• Автор: Шевчук, Михаил Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований релаксационных свойств НЖК в переменных магнитных и электрических полях при изменяющихся Р, Т - термодинамических параметрах состояния

1.1. Основы динамики НЖК

1.2. Влияние магнитного и электрического полей на поглощение и скорость ультразвука

1.3. Экспериментальные исследования ориентационной релаксации в ф НЖК

1.4. Постановка задачи, выбор объектов и методов исследования

ГЛАВА 2. Экспериментальная установка и методика исследования релаксационных свойств НЖК во вращающемся магнитном поле при высоких давлениях
2.1. Разработка структурной схемы экспериментальной установки для изучения релаксационных свойств НЖК акустическим методом. Требования, предъявляемые к основным элементам схемы

2.2. Взаимодействие элементов установки

2.3. Разработка блок-схемы алгоритма работы установки
2.4. Разработка принципиальной схемы. Основные элементы схемы и их
^ назначение. Взаимодействие элементов принципиальной схемы
ф 2.5. Разработка конструкции экспериментальной установки. Акустическая
камера
2.6. Методика проведения эксперимента. Результаты контрольных измерений и оценка погрешностей эксперимента
ГЛАВА 3. Результаты экспериментальных исследований релаксационных и диамагнитных свойств НЖК при изменяющихся Р, Т -термодинамических параметрах состояния
3.1. Зависимость коэффициента поглощения и скорости ультразвука в ориентированном НЖК от температуры и давления
3.2. Анизотропия коэффициента поглощения ультразвука в НЖК во
вращающемся магнитном поле при изменяющихся температуре и
давлении
£1 3.3. Влияние частоты вращения магнитного поля и Р, Т - термодинамических
параметров состояния на фазовые характеристики акустических параметров

3.4. Исследование диамагнитных свойств в скрещенных электрических и магнитных полях
ГЛАВА 4. Теоретический анализ результатов экспериментальных исследований
4.1. Анализ зависимости коэффициента поглощения и скорости ультразвука в НЖК от Р, Т — термодинамических параметров состояния
4.2. Релаксационный характер анизотропии коэффициента поглощения ультразвука в НЖК во вращающемся магнитном поле при изменяющихся температуре и давлении
4.3. Ориентационная релаксация в НЖК во вращающемся магнитном поле
4.4. Вращательная вязкость, анизотропия диамагнитной восприимчивости и параметр порядка при высоком давлении
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Экспериментальные и теоретические исследования реакции жидких кристаллов (ЖК) на воздействия электрических и магнитных полей представляют интерес для их промышленного применения, а также являются эффективным средством изучения их внутренней структуры. Исследования ориентационной релаксации нематических жидких кристаллов (НЖК) в переменных магнитных полях при высоком давлении позволяют получить информацию о зависимости релаксационных свойств от Р, Т - термодинамических параметров состояния.
Для исследования зависимости неравновесных свойств ЖК от степени ориентационной упорядоченности необходимо экспериментальное изучение релаксационных процессов в больших объемах вещества. Это подразумевает значительную величину отношения линейных размеров образца к магнитной длине когерентности. В этом плане перспективным является применение акустических методов исследования динамических свойств ЖК, которые позволяют изучать объемные свойства мезофазы без искажений ориентационной структуры, вызываемых ограничивающими поверхностями. Эти методы позволяют установить связь между акустическими и молекулярно-кинетическими параметрами.
Анизотропное поглощение ультразвука, регистрируемое в экспериментах, содержит информацию о структурных и критических релаксационных процессах, о процессах ориентационной релаксации. Поскольку существуют различия в зависимости релаксационных времен этих процессов от термодинамических параметров, то экспериментальное варьирование Р, Т параметров позволяет установить относительный вклад критических и структурных релаксационных процессов в анизотропное поглощение ультразвука в мезофазе, включая области фазовых переходов.
Таким образом, экспериментальное изучение влияния высокого давления и температуры на анизотропные акустические и диэлектрические параметры нематических жидких кристаллов в электрических и магнитных полях может также способствовать развитию феноменологических и молекулярно-статистических теорий ЖК.
Цель работы: Экспериментальное исследование акустическим методом релаксационных свойств смеси ЖК-1282 (смесь, состоящая из алкоксицианбифенилов (80% (масс, доли)), эфира Демуса (16%) и эфира Грея (4%)) при высоком давлении во вращающемся магнитном поле на основе измерения амплитуд и фазовых характеристик акустических параметров; изучение влияния Р, Т - термодинамических параметров состояния на динамику молекулярных процессов; исследование диэлектрических свойств в скрещенных электрических и магнитных ПОЛЯХ.
Получаемые результаты фиксируются персональным компьютером. Минимальная конфигурация компьютера следующая:
- РепПит -1 133 МГц;
- 16 МВ оперативная память;
- ГИІЮ 200 МВ жесткий диск;
- РОБ 1,44 дисковод для гибких дисков;
- УвА видео карта;
- монитор.
Получаемые результаты сразу обрабатываются компьютером, и на дисплее строится график зависимости величины амплитуды принятого акустического сигнала от угла поворота магнитного поля при заданных величинах магнитного поля, температуры термостата и давления. Далее результаты сохраняются на жесткий диск персонального компьютера в виде таблиц зависимости.
Исходя из выше сказанного и с учетом рассмотренных в предыдущей главе особенностей методики исследования НЖК, разработана структурная схема ультразвуковой установки реализующей акустический метод, которая приведена на рис. 2.1.1.
2.2. Взаимодействие элементов установки
В экспериментальной установке можно выделить четыре основных узла: приемно-передающий электронный тракт, блок регистрации и
первичной обработки исследуемых электрических сигналов, акустическую камеру с системой термостатирования и гидравлическим прессом, электромеханический блок вращений магнитного поля.
Приемно-передающий электронный тракт состоит из ультразвукого (УЗ) генератора, преобразователя УЗ приемника и двух УЗ излучателей, и обеспечивает излучение и прием прошедших через НЖК акустических сигналов. УЗ генератор состоит из генератора Г4-158, генератора видеоимпульсов Г5-54 и усилителя-формирователя. Высокочастотные электрические колебания с генератора (Г4-158) подаются на формирователь и усилитель радиоимпульсов, управление которым производится генератором видеоимпульсов (Г5-54). Частота повторения видеоимпульсов синхронизирована частотой непрерывных колебаний генератора (Г4-158) с помощью переменного делителя частоты. Этим достигается высокая стабильность частоты следования видеоимпульсов и их скважность.
Кроме того, жесткая привязка по фазе модулирующих видеоимпульсов к высокочастотным электрическим колебаниям, заполняющим радиоимпульс, позволяет получить устойчивое изображение принятого сигнала на экране осциллографа, что необходимо для визуального