液晶材料结构与性能课件

1、液晶材料结构 性能与应用,什么是高分子液晶呢？ 高分子液晶是一种性能介于液体和晶体之间的一种有机高分子材料，它既有液体的流动性，又有晶体结构排列的有序性。 低温下它是晶体结构，高温时则变为液体，在中间温度则以液晶形态存在。,高分子液晶的结构,高分子液晶是由刚性部分和柔性部分组成。 从外形上看，刚性部分通常呈现近似棒状或片状的形态，因为这样有利于分子的有序堆积。,刚性部分通常由两个苯环或脂肪环或芳香杂环通过一个刚性连接单元连接组成。这个刚性连接单元的作用是阻止两个环的旋转。 如反式偶氮基NN 反式乙烯基CC,高分子液晶的结构,高分子液晶的结构,在刚性部分的端部还有一个柔软，易弯曲的基团R 常见的

2、R：-R，-CN -X，-OR,液晶分子结构举例：,高分子液晶的结构,高分子液晶的特性,取向方向的高拉伸强度和高模量 最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向,在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量。 如Kevlar 的比强度和比模量均达到钢的10 倍。,耐热性突出 由于高分子液晶的刚性部分大多由芳环 构成,其耐性相对比较突出。 如：Xydar 的熔点为421 ,空气中的分解 温度达到560 ,其热变形温度也可达350, 明显高于绝大多数塑料。,高分子液晶的特性,阻燃性优异 高分子液晶分子链由大量芳香环所构成, 除了含有酰肼键的纤维外,都特别难以燃烧。 如：Kevlar 在火焰中有很好的尺寸稳定

3、性, 若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性 能更好。,高分子液晶的特性,电性能和成型加工性优异 高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低, 而且两者都很少随温度的变化而变化,并导 热和导电性能低。 由于分子链中柔性部分的存在，其流动 性能好,成型压力低,因此可用普通的塑料加 工设备来注射或挤出成型,所得成品的尺寸 很精确。,高分子液晶的特性,高分子液晶的应用,高强度高模量材料 在外力场容易发生分子链取向，在取向方向 上可以得到高强度高模量。 如：kelvar纤维可在-45200使用。阿 波罗登月飞船软着陆降落伞带就是用kevlar29 制备的。kevlar纤维还可用于防弹背心,飞机、 火箭外壳材

4、料和雷达天线罩等。,液晶高分子在信息储存方面的应用 带有信息的激光束照射液晶存储介质时，局 部温度升高，液晶聚合物熔融成各向同性的液 体，从而失去有序度。激光束消失以后，又凝 结成为不透光的固体，信号被记录。 液晶高分子用于存储显示寿命长、对比度 高、存储可靠、擦除方便,因此有极为广阔的发 展前景。,高分子液晶的应用,精密温度指示材料 向列型液晶和胆甾型液晶的混合物呈平行 并顺次扭转的螺旋结构，而且其螺距随温度变 化而发生显著变化。 被测物体的表面温度若有变化，液晶分子 排列的螺距即发生变化，偏振光的旋转角度也 随之发生变化，因而返回光的强度也会发生变 化。 人们利用此现象制造出微温传感器。,

5、高分子液晶的应用,奇幻冰晶,微观花园,高分子液晶显示材料 目前小分子液晶是主要的显示材料。由 于高分子的粘度比小分子液晶大得多,它的 工作温度，响应时间都不及小分子液晶。 但是液晶高分子在电场作用下从无序透 明态到有序不透明态的性质使其理论上也 可用于显示器件，但目前尚未进入实际应 用阶段。,高分子液晶的应用,高分子液晶的发展前景,液晶学已成为一门新兴科学技术，广泛应用于当代各个工业部门。而且由于物质的液晶态结构普遍存在于生物体中，液晶结构及变化与生命现象之间的关系，也正在引起人们的重视。 英国著名生物学家指出:“生命系统实际上就是液晶,更精确地说,液晶态在活的细胞中无疑是存在的”,细胞膜中的

6、磷脂可形成溶致型液晶; 构成生命的基础物质DNA 和RNA 属于生物性胆甾液晶,它们的螺旋结构表现为生物分子构造中的共同特征; 植物中起光合作用的叶绿素也表现液晶的特性; 大多数生物体组织,如脑、神经、肌肉、血液等和生命现象关系密切的主要组织是由溶致性大分子液晶构成的。,高分子液晶的发展前景,随着科学技术的发展,人们将逐渐掌握蛋白质、核酸、酶和类脂化合物的合成,并了解生物体活动中使这些大分子发生结构相变的环境,即形成液晶的环境,从而合成或“加工”出各种生物体组织,进而能够得到各种人造器官、人造血液,为人类服务。 另一方面,人们可以细胞为蓝本,设计并制造出具有自检测、自判断、自结论和自指令的新型“智能”材料,应用于人类生命活动中。,高分子液晶的发展前景,可见,由