Термодинамические свойства систем, содержащих нематические жидкие кристаллы

• Автор: Туманян, Нерсес Петросович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 127 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕРМОДИНАМИКА СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ НЕМАТИЧЕСКИЕ

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

1.1. Термодинамические свойства индивидуальных нематических жидких кристаллов

1.2. Бинарные системы.

1.3. Молекулярностатистические методы исследования систем с нематическим типом упорядоченности . . .

1.3.1. Общая характеристика методов. Параметры ориентационного порядка .

1.3.2. Атермические модели жестких частиц

анизотропной формы.

1.3.3. Учет сил межмолекулярного притяжения.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ НЕМАТИЧЕСКИЕ ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ.

2.1. Характеристика использованных реактивов
2.2. Методика изучения фазовых равновесий с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и поляризационной микроскопии
2.3. Результаты экспериментального исследования. .
3. МОЛЕКУЛЯРНОСТАТИСТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПАРАЛЛЕЛЕПИПЕДОВ, МОДЕЛИРУЮЩЕЙ НЖК .
3,1. Решеточная модель параллелепипедов с
дискретным распределением по ориентациям.
с.
3.2. Переход к непрерывным трансляционным
координатам центров масс частиц.
3.3. Сопоставление результатов вычислений термодинамических характеристик однокомпонентных и бинарных систем с
экспериментальными данными. .
3.3.1. Однокомпонентные системы.
3.3.2. Фазовые равновесия в смесях НЖ
3.3.3. Системы НЕК немезоморсЕный компонент
ВЫВОДЫ ИЗ
ЛИТЕРАТУРА


Термотропные Ж образуются при нагревании кристаллических органических веществ, важнейшими необходимыми свойствами молекул которых является достаточная жесткость и анизотропия формы их ароматического остова. Фундаментальный свойством термотропных Ж является дальняя ориентационная упорядоченность в расположении молекул в пространстве. Для смектических и дискотических Ж ориентационная упорядоченность сочетается с трансляционной периодичностью соответственно в одном и двух измерениях. Объектами изучения данной работы являются нематические жидкие кристаллы НЖ, нематики. В нематиках отсутствует дальний порядок в расположении центров масс частиц, их характерной особенностью является упорядоченность осей молекул относительно общего на
правления, задаваемого единичным вектором , директором. Для макроскопической характеристики упорядоченности частиц в анизотропных фазах используются параметры порядка, являющиеся однозначными функциями температуры, давления и, в случае многокомпонентных систем, ее состава. Число параметров порядка для описания нематического упорядочения зависит от симметрии молекул и
гибкости концевых радикалов. В простейшем случае жестких молекул с аксиальной симметрией достаточен один параметр порядка, который был введен В. Для идеально упорядоченного НЖ I, для изотропного состояния 0. В реальных нжк Лв пределах от 0,8 вблизи температуры плавления, до 0,30,4 при приближении к температуре перехода из нематического в изотропное состояние к температуре просветления. Для жестких частиц произвольной формы число параметров ориентационного порядка достигает пяти. В связи с тем, что объектами настоящего исследования являются системы, содержащие НМ, настоящая глава посвящена анализу современного состояния экспериментальных и статистикотермодинамических исследований Ж этого типа. К настоящему времени сложились два крупных направления исследований в области феноменологической и экспериментальной термодинамики индивидуальных мезогенов. Одно из них изучение степени упорддоченности и изменений термодинамических функций при мезоморфных фазовых переходах ФП ив их окрестности наибольшее число публикаций посвящено переходу нематикизотропная жидкость, и интерпретация полученных данных на основе молекулярных моделей и феноменологических представлений. Цель здесь состоит в более глубоком понимании природы межмолекулярных взаимодействий и механизмов переходов между разными фазовши состояниями вещества. Второе направление исследований индивидуальных мезогенов составляет систематическое изучение таких основных термодинамических
нематических жидких кристаллов
характеристик как температуры и теплоты фазовых превращений, интервалы мезогенности для органических соединений различных классов и, в особенности, для гомологических рядов. Эти исследования преследуют превде всего прикладную цель поиска веществ с заданными свойствами. Они позволяют установить важные зависимости мевду строением молекул и мезогенными свойствами соединений, что необходимо для направленного синтеза жидкокристаллических соединений. В литературе имеется много данных об изменениях энтальпии ДН и плотности Дэ при переходе нематикизотропное Лг состояние, которые обобщены в работах 25. Величины дН лежат в пределах 0,54 кДжмсль. Изменение плотности Д5 не превышает 0,, что на порядок меньше, чем при плавлении. Параметры фазового перехода АТ для мезогенов различной химической природы приведены в табл. Таким образом, характерной особенностью перехода М1 являются малые изменения первых производных термодинамического потенциала. Разрывы этих свойств, как правило, четко фиксируются, что позволяет относить этот переход к ФП I рода. В то же время при этом переходе сильно развиты предпереходные явления, которые выражаются в аномальной температурной зависимости в окрестностях точки ФП вторых производных термодинамического потенциала теплоемкости, коэффициентов термического расширения, сжимаемости. Такие аномалии набладаются и для ряда физических свойств интенсивности рассеяния света, эффект Керра и др. Подобные явления свойственны переходам П рода. По этим причинам и изза малости величин дН и переход А11 относят к слабым переходам I рода.