Микрополосковые измерительные резонаторы в исследованиях диэлектрических свойств жидких кристаллов и биополимеров на сверхвысоких частотах

• Автор: Шепов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 120 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ И БИОПОЛИМЕРОВ
§1.1. Методы исследования комплексной диэлектрической
проницаемости
§ 1.2. Микрополосковые резонаторы для измерения диэлектрической проницаемости в дециметровом диапазоне волн
§ 1.3. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая
анизотропия нематических жидких кристаллов
§ 1.4. Диэлектрические константы биополимера
полиоксибутирата
§ 1.5. Постановка задачи
ГЛАВА 2. УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ
И БИОПОЛИМЕРОВ НА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ
§ 2.1. Разработка микрополосковых измерительных резонаторов для измерения диэлектрической проницаемости жидких кристаллов
и биополимеров в дециметровом диапазоне длин волн
§ 2.2. Установка для исследования высокочастотной диэлектрической
проницаемости жидких кристаллов и биополимеров
§ 2.3. Методика измерений диэлектрических характеристик жидких кристаллов и биополимеров на сверхвысоких частотах

ГЛАВА 3. ДИЭЛЬКОМЕТРИЯ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ
НА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ
§3.1. Микрополосковый метод исследования ориентационных фазовых переходов в жидких кристаллах на сверхвысоких частотах
§ 3.2. Особенности высокочастотных спектров диэлектрической
проницаемости жидких кристаллов группы алкилцианобифенилов
§ 3.3. Двойная инверсия знака диэлектрической анизотропии в алкилцианобифенилах
ГЛАВА 4. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
БИОПОЛИМЕРА ПОЛИОКСИБУТИРАТА
§ 4.1. Исследование диэлектрических констант пленок биополимера полиоксибутирата с помощью разработанных
микрополосковых датчиков
§ 4.2. Особенности поведения диэлектрической проницаемости растворов сополимеров полиоксибутирата и полиоксивалериата
в хлороформе
§ 4.3. Температурно-частотная дисперсия диэлектрических потерь растворов гетерополимеров
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Исследования диэлектрических констант различных материалов в широком диапазоне частот важны не только с прикладной точки зрения, но и часто необходимы при решении фундаментальных задач физики. Диэлькометрия, как известно, является одним из мощных инструментов исследования молекулярной структуры веществ. В частности, по спектрам комплексной диэлектрической проницаемости жидких кристаллов (ЖК), снятых в радиочастотном диапазоне, определяют типы релаксационных движений молекул в мезофазе, измеряют времена релаксации и другие важные характеристики ЖК. Исследования материалов в инфракрасном диапазоне длин волн позволяют определить окна прозрачности, полосы максимального поглощения, а также возможности управления ими.
Особый интерес представляют исследования в дециметровом диапазоне волн, так как в этом частотном диапазоне могут проявляться внутримолекулярные движения как в ЖК, так и в более высокомолекулярных соединениях, таких, как биополимеры. Однако в этом диапазоне длин волн данных по диэлектрическим характеристикам ЖК и биополимеров недостаточно [1-3]. Это объясняется трудностями проведения эксперимента в дециметровом диапазоне волн, где датчики на сосредоточенных элементах уже не работают, а электродинамические системы с распределенными параметрами имеют большие размеры, вследствие чего требуется большой объем измеряемого вещества, иначе малый коэффициент заполнения устройства ухудшает точность измерений. Это является одной из причин того, что сверхвысокочастотные (СВЧ) методы практически не использовались при исследовании жидких кристаллов и биополимеров. Поэтому задача разработки прибора для исследования диэлектрических характеристик в дециметровом диапазоне волн и выявление особенностей поведения высокочастотной диэлектриче-

полиоксибутирата может быть представлено в виде отдельного звена полимерной цепи как [ -0-СН(СН3)-СН2-С0- ]. Как и у всех полимеров в биополимерах температура, при которой происходит их деструкция всегда ниже температуры кипения, поэтому газовое состояние в полимерах не реализуется и основным видом фазового равновесия является конденсированное состояние - кристаллическое, стеклообразное, вязко-текучее и жидкое. Кроме того, для некоторых полимеров характерно высокоэластичное состояние не встречающееся у низкомолекулярных веществ. За исключением кристаллического, все остальные состояния являются разновидностью аморфной фазы и переходы от жидкого расплава до стекла обычно представляются как непрерывные переходы от подвижной системы к твердому телу. Макромолекулы, состоящие из связанных между собой мономерных звеньев, представляют из себя цепочечные структуры, обладающие конечной гибкостью.
В разбавленных растворах количественно гибкость цепей характеризуется величиной, получившей название сектор "куна" - это отношение длины дуги изгиба фрагмента молекулы (а) к общей длине молекулы (Ь) т.е. (а/Ь). Понятие о куновском секторе широко используется для построения статистических моделей молекулярного движения цепочечных секторов на заданной пространственной решетке - модель Флори [48].
Закономерности локальной молекулярной подвижности зачастую выявляются в специально подобранных рядах полиэфиров с различной величиной гибкости цепей и различными мезогенными фрагментами [49]. Как правило, для этих целей используется удобный и универсальный метод изучения поведения диэлектрических констант полимера в широком диапазоне частот, температур и составов. Довольно чувствительными параметрами при этих исследованиях оказываются времена диэлектрической релаксации и тангенс угла диэлектрических потерь [49].