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“ ” “ ” 液晶高分子Liquid Crystal Polymer 16材料331 薛磊 陈柳源（常州轻工职业技术学院） 内容提纲 液晶的定义 液晶的分类 液晶的发展历史 液晶的应用 4 1 2 3 液晶的定义 物质在自然界中通常以固态、液态和气态形式存在，即常说的三相态。在外界条件发生变化时（如压力或温度发生变化），物质可以在三种相态之间进行转换，即发生所谓的相变。大多数物质发生相变时直接从一种相态转变为另一种相态，中间没有过渡态生成。例如冰受热后从有序的固态晶体直接转变成分子呈无序状态的液态。 某些物质受热熔融或被溶解，外观呈液态物质的流动性， 仍然保留着晶态物质分子的有序排列，各向异性；兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态 -液晶态；处于这种状态下的物质-液晶。 液晶的分类 按照液晶的形成条件不同，可将其主要分为热致性和溶致性两大类。 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，相应的转变温度称为清亮点，记为Tcl。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。 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。 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）作用下形成的液晶。 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：近晶型、向列型和胆甾型。 近晶型 向列型 胆甾型 近晶型液晶，是所有液晶中最接近结晶结构的一类，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面。层内分子排列具有二维有序性。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。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，因此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。 向列型液晶，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。 胆甾型液晶，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。在这类液晶中，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。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的距离称为螺距，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振旋转，使得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。 这些中介相既有某种程度的如晶体那样的长程有序，又有某种程序的如液体那样的运动性。而当冷却至玻璃化温度以下时，它们又未能形成三维有序晶体，而只保持了三维以下的有序性，因此得到了三个相应的玻璃态：液晶玻璃、塑晶玻璃和构象无序晶玻璃。 研究认为，塑晶在高分子中不多见，构象无序晶极不稳定，而只有液晶十分常见。液晶的取向有序性带来了材料的高强度和高模量特性，因此具有很大的实际应用前景。 高分子液晶的发展和应用 功能性高分子液晶 铁电性高分子液晶 小分子液晶用作显示材料已经十分普遍。高分子液晶材料针对显示器件要求的各种参数基本上都能满足，唯独响应速度未能达到要求。1975年，Meyer等人从理论和实践上证明了手性近晶型液晶（Sc*型）具有铁电性。这一发现的现实意义是将高分子液晶的响应速度一下子由毫秒级提高到微秒级，基本上解决了高分子液晶作为图像显示材料的显示速度问题。液晶显示材料的发展有了一个突破性的前进。 所谓铁电性高分子液晶，实际上是在普通高分子液晶分子中引入一个具有不对称碳原子的基团从而保证其具有扭曲C型近晶型液晶的性质。 树枝状高分子液晶 在一般概念中，高分子液晶的分子结构都是刚性棒状的现行分子，而树枝状高分子由于外观呈球形而与此概念不符。 树枝状高分子液晶具有无链缠结、低粘度、高反应活性、高混合性、高溶解性、含有大量的末端基和较大的比表面的特点，据此可开发很多功能性新产品。与其他高支化聚合物相比，树枝状高分子的特点是从分子结构到宏观材料，其化学组成、分子尺寸、拓扑形状、相对分子质量及分布、生长代数、柔顺性及表面化学性能等均可进行分子水平的设计和控制，可得到相对分