液晶PPT格式课件下载.ppt

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1889年，德国科学年，德国科学家家将处于这种状态的物质命名为将处于这种状态的物质命名为“液晶液晶”（liquidcrystals，LC）。

研究表明，液晶是介于晶态和液。

研究表明，液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态，它既具有晶态的态之间的一种热力学稳定的相态，它既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性。

各向异性，又具有液态的流动性。

高分子液晶高分子液晶小分子液晶的这种神奇状态，引起了人们的浓小分子液晶的这种神奇状态，引起了人们的浓厚兴趣。

现已发现许多物质具有液晶特性（主要是厚兴趣。

现已发现许多物质具有液晶特性（主要是一些有机化合物）。

形成液晶的物质通常具有刚性一些有机化合物）。

形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构。

导致液晶形成的刚性结构部分称为致的分子结构。

导致液晶形成的刚性结构部分称为致晶单元。

晶单元。

分子的长度和宽度的比例分子的长度和宽度的比例Rl，呈棒状或，呈棒状或近似棒状的构象近似棒状的构象。

同时，还须具有在液态下维持分。

同时，还须具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力。

这种凝聚力通子的某种有序排列所必需的凝聚力。

这种凝聚力通常是与结构中的常是与结构中的强极性基团、高度可极化基团、氢强极性基团、高度可极化基团、氢键键等相联系的。

等相联系的。

高分子液晶高分子液晶按照液晶的形成条件不同，可将其主要分为按照液晶的形成条件不同，可将其主要分为热热致性致性和和溶致性溶致性两大类。

热致性液晶是依靠温度的变两大类。

热致性液晶是依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质。

液晶态物化，在某一温度范围形成的液晶态物质。

液晶态物质从浑浊的各向异性的液体转变为透明的各向同性质从浑浊的各向异性的液体转变为透明的各向同性的液体的过程是热力学一级转变过程，相应的转变的液体的过程是热力学一级转变过程，相应的转变温度称为温度称为清亮点清亮点，记为，记为Tcl。

不同的物质，其清亮点。

不同的物质，其清亮点的高低和熔点至清亮点之间的温度范围是不同的。

的高低和熔点至清亮点之间的温度范围是不同的。

高分子液晶高分子液晶溶致性液晶则是依靠溶剂的溶解分散，在一定溶致性液晶则是依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围形成的液晶态物质。

浓度范围形成的液晶态物质。

除了这两类液晶物质外，人们还发现了在外力除了这两类液晶物质外，人们还发现了在外力场（压力、流动场、电场、磁场和光场等）作用下场（压力、流动场、电场、磁场和光场等）作用下形成的液晶。

例如聚乙烯在某一压力下可出现液晶形成的液晶。

例如聚乙烯在某一压力下可出现液晶态，是一种态，是一种压致型液晶压致型液晶。

聚对苯二甲酰对氨基苯甲。

聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼在施加流动场后可呈现液晶态，因此属于酰肼在施加流动场后可呈现液晶态，因此属于流致流致型液晶型液晶。

高分子液晶高分子液晶根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：

三种结构类型：

近晶型近晶型、向列型向列型和和胆甾型胆甾型。

（见图。

（见图1）。

）。

近晶型近晶型向列型向列型胆甾型胆甾型图图1液晶结构示意图液晶结构示意图高分子液晶高分子液晶

（1）近晶型液晶（）近晶型液晶（smecticliquidcrystals，S）近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一类类，因此得名。

在这类液晶中，棒状分子互相平行，因此得名。

在这类液晶中，棒状分子互相平行排列成层状结构。

分子的长轴垂直于层状结构平排列成层状结构。

分子的长轴垂直于层状结构平面。

层内分子排列具有二维有序性。

但这些层状结面。

但这些层状结构并不是严格刚性的，分子可在本层内运动，但不构并不是严格刚性的，分子可在本层内运动，但不能来往于各层之间。

因此，层状结构之间可以相互能来往于各层之间。

因此，层状结构之间可以相互滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。

滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。

高分子液晶高分子液晶这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异性。

但在通常情况下，层片的取向是无规的，因性。

但在通常情况下，层片的取向是无规的，因此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。

此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。

根据晶型的细微差别，近晶型液晶还可以再分根据晶型的细微差别，近晶型液晶还可以再分成成9个小类个小类。

按发现年代的先后依次计为。

按发现年代的先后依次计为SA、SB、SI。

近晶型液晶结构上的差别对于非线性光学特性近晶型液晶结构上的差别对于非线性光学特性有一定影响。

有一定影响。

高分子液晶高分子液晶

（2）向列型液晶）向列型液晶nematicliquidcrystals，N）在向列型液晶中，棒状分子只维持一维有序在向列型液晶中，棒状分子只维持一维有序。

它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。

在外它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。

在外力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在取向方向互相穿越。

因此，向列型液晶的宏观粘度取向方向互相穿越。

因此，向列型液晶的宏观粘度一般都比较小，是三种结构类型的液晶中流动性最一般都比较小，是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。

好的一种。

高分子液晶高分子液晶（3）胆甾型液晶）胆甾型液晶（Cholestericliquidcrystals，Ch）在属于胆甾型液晶的物质中，有许多是胆甾醇在属于胆甾型液晶的物质中，有许多是胆甾醇的衍生物，因此得名。

但实际上，许多胆甾型液晶的衍生物，因此得名。

但实际上，许多胆甾型液晶的分子结构与胆甾醇结构毫无关系。

但它们都有导的分子结构与胆甾醇结构毫无关系。

但它们都有导致相同光学性能和其他特性的共同结构。

在这类液致相同光学性能和其他特性的共同结构。

在这类液晶中，晶中，分子是长而扁平的。

它们依靠端基的作用，分子是长而扁平的。

它们依靠端基的作用，平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。

高分子液晶高分子液晶层内分子排列与向列型类似，而相邻两层间，层内分子排列与向列型类似，而相邻两层间，分子长轴的取向依次规则地扭转一定的角度，层层分子长轴的取向依次规则地扭转一定的角度，层层累加而形成螺旋结构。

分子长轴方向在扭转了累加而形成螺旋结构。

分子长轴方向在扭转了360以后回到原来的方向。

两个取向相同的分子层之间以后回到原来的方向。

两个取向相同的分子层之间的距离称为的距离称为螺距螺距，是表征胆甾型液晶的重要参数。

，是表征胆甾型液晶的重要参数。

由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏振旋转，使得振旋转，使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜色，并有极高的旋光能力色，并有极高的旋光能力。

高分子液晶高分子液晶构成上面三种液晶的分子其刚性部分均呈长棒构成上面三种液晶的分子其刚性部分均呈长棒型。

现在发现，除了长棒型结构的液晶分子外，还型。

现在发现，除了长棒型结构的液晶分子外，还有一类液晶是由刚性部分呈有一类液晶是由刚性部分呈盘型的分子盘型的分子形成。

在形形成。

在形成的液晶中多个盘型结构叠在一起，形成柱状结成的液晶中多个盘型结构叠在一起，形成柱状结构。

这些柱状结构再进行一定有序排列形成类似于构。

这些柱状结构再进行一定有序排列形成类似于近晶型液晶。

这一类液晶通常记为近晶型液晶。

这一类液晶通常记为D。

高分子液晶高分子液晶这类盘状液晶根据其结构上的细微不同又可分这类盘状液晶根据其结构上的细微不同又可分为为4类，其中类，其中Dhd型液晶型液晶表示层平面内柱与柱之间呈表示层平面内柱与柱之间呈六边形排列，分子的刚性部分在柱内排列无序；

而六边形排列，分子的刚性部分在柱内排列无序；

而Dho型液晶型液晶分子的刚性部分在柱内的排列是有序的。

分子的刚性部分在柱内的排列是有序的。

Drd型液晶型液晶分子在层平面内柱与柱之间呈正交型排分子在层平面内柱与柱之间呈正交型排列。

列。

Dt型液晶型液晶所形成的柱结构不与层平面垂直，而所形成的柱结构不与层平面垂直，而是倾斜成一定角度。

盘状分子形成的柱状结构如果是倾斜成一定角度。

盘状分子形成的柱状结构如果仅构成一维有序排列，也可以形成向列型液晶，通仅构成一维有序排列，也可以形成向列型液晶，通常用常用Nd来表示。

来表示。

高分子液晶高分子液晶高分子液晶及其分类高分子液晶及其分类某些液晶分子可连接成大分子，或者可通过官某些液晶分子可连接成大分子，或者可通过官能团的化学反应连接到高分子骨架上。

这些高分子能团的化学反应连接到高分子骨架上。

这些高分子化的液晶在一定条件下仍可能保持液晶的特征，就化的液晶在一定条件下仍可能保持液晶的特征，就形成高分子液晶。

形成高分子液晶。

高分子液晶的结构比较复杂，因此分类方法很高分子液晶的结构比较复杂，因此分类方法很多，常见的可归纳如下：

多，常见的可归纳如下：

高分子液晶高分子液晶按液晶的形成条件，与小分子液晶一样，可分按液晶的形成条件，与小分子液晶一样，可分为为溶致性液晶溶致性液晶、热致性液晶热致性液晶、压致型液晶压致型液晶、流致型流致型液晶液晶等等。

等等。

按致晶单元与高分子的连接方式，可分为按致晶单元与高分子的连接方式，可分为主链主链型液晶型液晶和和侧链型液晶侧链型液晶。

主链型液晶和侧链型液晶中。

主链型液晶和侧链型液晶中根据致晶单元的连接方式不同又有许多种类型。

表根据致晶单元的连接方式不同又有许多种类型。

表1列举了其中的一些类型。

列举了其中的一些类型。

高分子液晶高分子液晶根据高分子链中致晶单元排列形式和有序性的根据高分子链中致晶单元排列形式和有序性的不同，高分子液晶可分为不同，高分子液晶可分为近晶型近晶型、向列型向列型和和胆甾型胆甾型等。

至今为止等。

至今为止大部分高分子液晶属于向列型液晶大部分高分子液晶属于向列型液晶。

主链型液晶大多数为高强度、高模量的材料，主链型液晶大多数为高强度、高模量的材料，侧链型液晶则大多数为功能性材料。

侧链型液晶则大多数为功能性材料。

高分子液晶高分子液晶表表1致晶单元与高分子链的连接方式致晶单元与高分子链的连接方式液晶液晶类型型结构形式构形式名称名称主主链型型纵向性向性垂直型垂直型星型星型盘型型混合型混