Термический анализ и термодинамическое описание систем жидкий кристалл - немезоген : на примере 4-октилокси-4'-цианобифенила и сложных ароматических эфиров

• Автор: Климова, Эльвира Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Общие сведения о жидких кристаллах.

1.2 Электрооптические эффекты в жидких кристаллах.

1.3 Применение жидких кристаллов

1.4 Проблема чистоты мезогенов и методы очистки.

1.5 Полиморфизм твердых фаз мезогенов

1.6 Определение физических и термодинамических свойств мезогенов.

1.6.1 Плотность мезогенов

1.6.2 Теплоемкость и энтальпия плавления мезогенов.
1.6.3 Расчет энтальпии испарения.
1.7 Исследование систем жидкий кристалл немезоген
1.7.1 Системы нематический ЖК немезоген. Классификация систем.
1.7.2 Системы смектиконематический жидкий кристалл немезоген
1.7.3 Проявление полиморфизма в системах.
1.8 Термодинамическое описание систем жидкий кристалл немезоген.
1.8.1 Уравнение химического потенциала
1.8.2 Термодинамическое описание фазового перехода 1.
1.8.3 Расчет координат нонвариантных точек
Экспериментальная часть
Глава 2. Применение методов термического анализа для исследования систем с низкоплавкими жидкими кристаллами
2.1 Дифференциальный термический анализ
2.2 Визуалыюполитермический анализ
2.3 Визуальнополитермичсский микроанализ в поляризованном свете.
2.4 Метод растворимости
Глава 3. Исследование фазовых равновесий в бинарных системах жидкий
кристалл немезоген.
3.1 Системы нематический жидкий кристалл немезоген.
3.2 Системы смектиконематический жидкий кристалл немезоген
3.3 Некоторые закономерности изменения растворимости мезогенов
Глава 4. Термодинамическое описание систем жидкий кристалл немезоген.
4.1 Прогноз расслаивания в системах
4.2 Расчет линий моновариантного равновесия
4.3 Зависимость положения координат нонвариантных точек от природы немезогена
Выводы.
Список литературы


В настоящее время синтезировано более восьмидесяти тысяч органических соединений, образующих мезофазу 9. Жидкие кристаллы можно разделить на два основных типа термотропные и лиотропные. К первому типу относятся индивидуальные вещества, образующие жидкокристаллическую фазу, в определенном интервале температур. Второй тип проявляется только в смесях в определенном интервале температур и концентрации компонентов. Необходимым условием проявления мезоморфизма у термотропных ЖК является геометрическая анизотропия молекул . Для описания жидкокристаллической структуры применяется параметр порядка 5, введенный В. В изотропной жидкости молекулы расположены в пространстве беспорядочно. Они могут совершать перемещения в трех направлениях и вращения вокруг всех трех осей. О здесь принимает значения от 0 до л, в результате 8 0. В идеальном кристалле молекулы могут совершать только колебательные движения, 0 0, в результате 81. Первая классификация термотропных ЖК была предложена Ж. Фриделем . Он разделил мезогепы но структуре образуемой мезофазы на нематические нема греч. Далее нематические ЖК он разделил на собственно нематические и холестерические. По современной классификации термотропные жидкие кристаллы разделяют на смектические СЖК, нематические НЖК, холестерические и дискотические , ,. Нематическая фаза наиболее распространенный тип термотропной мезофазы, характеризующийся только наличием одномерного ориентационного порядка осей молекул. В нематиках центры масс молекул расположены в пространстве хаотически, что свидетельствует об отсутствии трансляционного порядка, и приблизительно параллельно рис. Типичные молекулы веществ, образующих нематическую фазу, состоят из одного или нескольких жестких например, пфениленовых фрагментов, соединенных между собой мостиковыми группами СНЫ, СОО, , СНСН, 0 и имеют в параположении в качестве заместителей группы СпН2пн, СпН2пчО, СпН2пСОО, Кт, СЫ, атомы галогенов. В качестве примеров веществ, образующих нематическую фазу, можно привести пазоксианизол п,пдиметилоксиазоксибензол, СНС6Н4Ы0СбН40СН3 и Ыпэтоксибензилиденпбутиланилин С2П5ОСбН4СНМСбН4С4Н9, где СбН4 пфенилен. Обычно длина таких молекул намного больше их ширины. В нематической мезофазе 8 принимает значения от 0,4 до 0,7. Рис. Холестерическая мезофаза более симметрична, на больших расстояниях в ней наблюдается спиральное упорядочение. Холестерическая ЖК фаза образуется производными холестерина и веществами, принадлежащими к тем же классам соединений, которые образуют нематическую мезофазу, но при этом включающими хиральные оптически активные фрагменты алкильных концевых групп, содержащих асимметричный атом углерода. Но при переходе от одного слоя к следующему он поворачивается на небольшой угол. В целом образуется структура со спиральным упорядочением Рис. При этом вводится понятие шаг спирали Р расстояние между слоями, при котором директор поворачивается на 0. При наложении магнитного или электрического поля спираль можно раскрутить и получить из холестерической мезофазы нематическую. СоН0СбН4СНМС6Н4СНСНСООСН2СФНСНзС2Н5. Наиболее упорядоченными являются смектические ЖК. Молекулы располагаются в слоях и их центры тяжести подвижны в двух измерениях в смектической плоскости, директор каждого слоя может располагаться как перпендикулярно плоскости слоя, так и образовывать с ним некоторый угол. Различают почти два десятка разных типов смектиков в зависимости от степени упорядоченности структуры и относительного расположения директора и слоя , Рис. На рис. А, в котором длинные оси молекул перпендикулярны слоям. В интервале температур ,5С такую фазу имеет 4октилокси4цианобифенил СвНпОСбН4С6Н4СЫ, где С6Н4 пфенилен. В смектике В молекулы дополнительно образуют гексагональную упаковку Рис. В смектике С, в отличие от смектика А, молекулы расположены под углом к слою Рис. С является хиральная смектическая С фаза, в которой угол наклона молекул в слое, образует спиральную структуру. В смектической фазе параметр порядка 8 обычно принимает значения от 0,7 до 0,9.