Поверхностные явления и структура термотропных жидких кристаллов в капиллярных объемах

• Автор: Курчаткин, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 291 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень аббревиатур

Введение.

Глава 1. Литературный обзор. Физикохимические проблемы

создания капиллярных систем жидких кристаллов

1.1. Ориентационное упорядочение в мезофазе.

1.2. Поверхностные ориентационные явления.

1.3. Способы создания поверхностной ориентации

1.4. Электрооптические эффекты в объеме нематика

1.5. Электрооптический эффект в смектике С.

1.6. Исполнение плоскокапиллярных систем

1.7. Капсулированные системы жидкого кристалла
Глава 2. Объекты и методы исследования.
2.1. Жидкокристаллические материалы.
2.2. Материалы экспериментальных ячеек
2.3. Способы создания экспериментальных образцов
2.4. Сюстез специальных полиимидных материалов
2.5. Методы измерения физикохимических параметров
2.6. Разработка методов исследования структуры ЖК.
Выводы к главе 2.
Глава 3. Поверхностные явления на 1ранице раздела
жидкий кристалл ориентирующий слой.
3.1. Морфология и ориентирующие свойства косонапыленных слоев ОеОх и 8ЮХ
3.2. Химическая структура полиимидов и ориентация
жидких кристаллов
3.3. Зависимость ориентирующих свойств
от условий обработки полиимидов
3.4. Численное моделирование ориентации на поверхности
Выводы к главе 3.
Глава 4. Физикохимические способы изменения
ориентирующих свойств поверхности
4.1. Способ изменения структуры косонапыленных
пленок монооксида германия.
4.2. Изменение ориентирующих свойств косонапыленных
пленок монооксида кремния
4.3. Модификация текстурированных полиимидов.
4.4. Электрооптика капиллярных систем
с модифицированным полиимидным ориентантом
Выводы к главе 4.
Глава 5. Особенности структуры жидких кристаллов
в капиллярных объемах
5.1. Условия дефекгообразований в капилляре
5.2. Домены в сверхзакрученных структурах
5.3. Дисклинации на объемных дефектах
5.4. Особенности текстур в смектике С.
5.5. Структурные превращения в смектике С при несимметричных граничных условиях ориентации
5.6. Кал аудированные системы с распределенной цветотемпературной характеристикой
Выводы к главе 5
Глава 6. Прикладные аспекты оптимизации капиллярных систем жидких кристаллов с малым временем переключения.
6.1. Жидкокристаллические капиллярные системы
для защиты зрения
6.2. Стереомикроскопическая компьютерная система наЖКмодуляторах
Выводы к главе 6
Литература


В любом случае ориентация молекул жидкого кристалла на твердой поверхности связана с адгезионными свойствами этой поверхности. При этом, аналогично случаю обычных адсорбционных явлений, свою роль играет как химическая адгезия, так и физическая, в зависимости от способа обработки поверхности. Когезионные силы при взаимодействии молекул ЖК с твердой подложкой также могут иметь различную природу полярные взаимодействия, взаимодействия типа водородной связи, вандерваальсовы взаимодействия, чисто химическая связь. По этой причине естественными представляются попытки связать способность ЖК смачивать твердую поверхность и возможную ориентацию на границе. Яжхсо , 1. Подставляя значения для сил натяжения в уравнение 1. Отжк ожк солб . И с учетом 1. Иа Отжк от ожксо5б ожк 1 юв. Поскольку 7т непосредственно из измерений определить невозможно, то используют т. Окр , определяемое из измерения краевых углов ряда жидкостей на поверхности данного твердого тела при определенной температуре, причем Сж для этих жидкостей известно из других измерений. ЖА о1 СОУ0 . Если построить зависимость со. Физически это означает, что 1УАаж 2, т. Если поверхностное натяжение Тжк, измеренное независимо, меньше окч то ЖК смачивает твердое тело, если жк кр, то не смачивает. На практике для каждой поверхности необходимо подбирать набор органических жидкостей с поверхностными натяжениями, близкими к критическому. О ко ж и можно путем экстраполирования прямой ДО условия ЛЮ0 1 ТОЧНО определить акр. Исходя из этою, авторы работы сделали вывод о том, что, когда поверхностное натяжение подложки относительно мало, межмолекулярные силы внутри ЖК преобладают над силами, действующими на поверхности раздела. ЖК не смачивает твердое тело, и удлиненные молекулы нсматогена ориентируются перпендикулярно к поверхности. Когда критическое поверхностное натяжение подложки больше, чем натяжение ЖК, поверхностная энергия минимальна тогда нематик смачивает твердое тело, и удлиненные молекулы вещества располагаются в плоскости подложки. КрейгаКмстца. Характер ориентации ЖК на поверхности зависит от ее природы. В работе приведены оценки типичных значений полярных и дисперсионных взаимодействий ЖК с различными поверхностями. В частности, превалирующие, как правило, дисперсионные взаимодействия имеют оценки энергии порядка 52 Джм2. В свою очередь, упругая энергия деформированного объема ЖК не может превышать 5 Джм2, из чего можно предположить, что граничный с поверхностью слой ЖК должен обладать совершенно особыми свойствами по сравнению с объемом ЖК. По мнению авторов обзора , макроскопическая модель не является универсальной, так как не учитывает возможные микроскопические и анизотропные взаимодействия жидкий кристаллподложка. Отмечается необходимость учета явлений птдрофильности и гидрофобности, поскольку при контакте с подложкой монослой молекул ЖК может быть избирательно адсорбирован на ней. Если молекулы адсорбированного монослоя имеют полярные концы в контакте с подложкой, то противоположные, неполярные, эффективно уменьшают акр подложки, и ЖК не в состоянии в этом случае смочить собственный монослой. ЖКвешеств , . Однако, как отмечалось в работе , величины, полученные различными авторами при различающихся методах определения, плохо коррелируют. Для наиболее изученных ЖК получены значения оцаа Цг3 Нм, Омббл 3 Нм, 0 г3 Нм, поэтому вряд ли можно говоритт, о применимости оценки правила КрейгаКмегца для прогнозирования ориентации молекул ЖК. В работе подробно анализирутотся причины, которыми могут быть обусловлены различия измеренных значений ожк Вопервых, при применении контактных методов экспериментальные условия трудновоспроизводимы изза дрейфа краевого утла. Длительное выстаивание образцов в течение нескольких суток ведет к появлению полярных примесей продуктов гидролиза ЖК материала и покрытия, если против этого не предпринимать специальных мер. Вовторых, использование акр вместо ар не всегда обосновано, поскольку акр определяется обычно при помощи неполярных или слабополярных жидкостей.