液晶弹性自由能计算_液晶材料预倾角与弹性常量的关系
21
向列液晶預傾角與其彈性常量的相關性研究
屠
美
牟善松
黃
海
黃耀熊
*
(
暨南大學生物醫學工程研究所
,
廣州
510632)
摘
要
向列液晶分子在基片上形成預傾角是液晶分子進行重新排列取向的過程
,
預傾角的大小
會影響與取向相關的向列液晶的彈性變形行為
本文通過設置不同的預傾角
,
在不同的溫度下用
激光散射技術測量向列液晶的弛豫系數
,
從而獲得液晶的彈性常量
,
并研究彈性常量隨預傾角的變
化規律
研究結果表明
,
當預傾角小于某一角度
,
由于向列液晶分子內部排列不規整而無法體現其
整體的彈性變形特征
;
當預傾角達到一定的角度
,
向列液晶就表現出最大的彈性常量值
,
液晶特有
的彈性變形行為得以充分的體現
關鍵詞
向列液晶
;
預傾角
;
激光散射
;
彈性常量
中圖分類號
O753
+
.
2
文獻標識碼
A
0
引言
彈性常量在向列液晶的物性中是一個至關重要
的物理參量
[
1]
,
是表示應力和應變關系的常量
在
熱力學平衡態下
,
液晶分子的部分有序排列是穩定
的
,
此時液晶處于自由能極
小的狀態
[
2]
當
外加力
試圖改變這種排列時
,
液晶分子間的這種相互作用
將與外加力抵抗
,
使得在新平衡態時
,
分子的排列由
外界作用與分子間的作用共同決定
當外界影響撤
除后
,
液晶分子間的作用力將使分子的排列恢復到
原來的平衡狀態
也就是說液晶具有與晶體類似的
彈性恢復力
,
但是這種彈性力遠弱于固體的彈性力
,
也不可能在液晶中產生像固體那樣的形變
[
3]
從另一個角度看
,
液晶的彈性常量又是一種復
位力矩
,
當系統從平衡狀態變得紊亂時
,
便會表現出
來
此外
,
彈性常量還可以理解為是空間指向矢變
形所需要的能量
總之
,
彈性常量反映了液晶恢復
其初始狀態的能力
那么
,
其初始狀態的不同
,
是有
可能對這種恢復能力產生影響的
向列液晶在實際應用中要求其分子在基片上首
先進行預傾處理
[
4]
,
實際上也就是使其分子重新進
行排列取向
,
設立該液晶器件中的液晶分子初始狀
態的過程
因此
,
液晶分子在取向層的預傾角
(
)
應該會影響與取向相關的彈性常量
那么
,
到底預
傾角對彈性常量的影響有多大
,
其影響關系如何
,
是
一個非常有趣的問題
以往對向列液晶彈性常量的
測量通常利用的是所謂的
Freederiks
相變法
[
3]
,
即在
測試中
,
液晶分子必須在界面固定不動
,
而且嚴格要
求液晶分子在基片表面的預傾角為零
,
否則測得的
彈性常量有較大的偏差
這種方法的測試條件比較
苛刻
,
且不易操作
而近幾年
Zakharov
和
Rvangelista
發展的彈性常量的測試中又加入了一些近似和假設
條件
,
影響最終測量結果的準確性
[
5]
動態激光散
射是一種非侵入性的無擾技術
,
它在通過測定熱弛
豫頻率而實時原位地確定液晶的三種彈性變形模式
的弛豫速率方面更
現優勢
,
而
且
,
這種
方法容易操
作
,
液晶盒制作工藝簡單
,
測量準確
因此
,
向列液
晶彈性常量的動態光散射測量較以往這些測試技術
有明顯的優越性
本文將用激光散射技術通過測量
向列液晶的弛豫系數
,
從而獲得不同預傾角下的彈
性常量
,
從理論與實驗兩方面
,
分析探討向列液晶預
傾角對其彈性常量的影響及其相關性
,
并研究有關
作用機制
1
材料與方法
1
.
1
液晶盒的制作
材料
:
向列液晶
E7
購于石家莊實力克液晶材料
有限公司
,
T
XN
<
-
20
,
T
NI
=
55
選擇兩片適宜尺寸的潔凈玻片
,
在其內表面均
勻涂覆
1%
的聚酰亞胺
(
PI)
溶液
,
然后將涂有
PI
的
玻璃基片在
200
下于烘箱中烘
30
min;
停止加熱
,
在烘箱內自然退火
將涂覆有取向劑的玻璃基片用
摩擦法進行摩擦取向
將以不同摩擦強度取向的玻璃基片分別以摩擦
方向平行和反平行的方式放置
,
制成液晶盒
,
盒的厚
度為
25
m
把液晶加熱到熔點以上的溫度
,
使其成
為各向同性的液體
,
然后注入
液晶盒中
,
室溫下冷
卻
,
在液晶由各向同性的液體轉變為液晶態的過程
中液晶分子沿著摩擦方向取向
,
最后
,
用環氧樹脂將
液晶盒密封
1
.
2
測試
向列液晶的彈性
常量以激光散射法進行測定
第
32
卷第
7
期
總結
以上是生活随笔為你收集整理的液晶弹性自由能计算_液晶材料预倾角与弹性常量的关系的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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