【正文】 第五章 高分子液晶材料 同光盤相比，其記錄的信息是材料內(nèi)部特征的變化，因此 可靠性高，且不怕灰塵和表面劃傷，適合與重要數(shù)據(jù)的長期保存 。 第五章 高分子液晶材料 131 （ 5）信息貯存介質(zhì) 以 熱致性側(cè)鏈高分子液晶為基材制作信息貯存介質(zhì) 第五章 高分子液晶材料 132 圖 5—7 高分子液晶信息貯存示意圖 第五章 高分子液晶材料 向列型晶體 完全透過 沒有信息記錄 局部溫度升高 各向同性 不透光的固體 信號被記錄 失去有序度 133 再加熱至熔融態(tài)后，分子重新排列，消除記錄 信息，等待新的信息錄入。 利用這種特性，小分子膽甾型液晶已成功地用于測定精密溫度和對痕量藥品的檢測。 第五章 高分子液晶材料 130 （ 4）精密溫度指示材料和痕量化學(xué)藥品指示劑 膽甾型液晶的層片具有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，對入射光 的偏振作用顯示出漂亮的色彩。 例如，選擇柔順性較好的 聚硅氧烷作主鏈形成側(cè)鏈型液晶 ，同時降低膜的厚度，則可使高分子液晶的響應(yīng)時間大大降低。 第五章 高分子液晶材料 128 （ 3）高分子液晶顯示材料 小分子液晶廣泛的應(yīng)用； 高分子液晶的本體粘度大得多，工作溫度、響應(yīng)時間、閥電壓等使用性能都不及小分子液晶。 第五章 高分子液晶材料 127 例如，用 PBA， PPTA 與尼龍 —尼龍 —66 等材料共混，液晶在共混物中形成“微纖”，對基體起到顯著的增強作用?！?自增強材料 ”。 第五章 高分子液晶材料 126 （ 2）分子復(fù)合材料 上世紀(jì) 70年代末，美國空軍材料實驗室的 哈斯 曼（ G. Husman） 首先提出了“ 分子復(fù)合材料 ” 。特別適合于用作復(fù)合材料的增強纖 維，目前已在 宇航和航空工業(yè) 、 體育用品 等方面應(yīng) 用。 第五章 高分子液晶材料 124 表 5—3 高分子液晶纖維的主要力學(xué)性能 商品名 性 能 Kevlar29* Kevlar49* Nomex* (阻燃纖維 ) Carbon** Ⅰ 型 Ⅱ 型 密 度 /(g/m3) 1440 1450 1400 1950 1750 抗拉強度 /MPa 7 20 26 模 量 /MPa 589 1274 173 4000 2600 斷裂伸長率 /％ *杜邦（ Dupont）公司產(chǎn)品 **卡布倫敦（ Carborundum）公司產(chǎn)品 第五章 高分子液晶材料 Kevlar49的模量約比 Kevlar29增加了一倍，而其斷裂伸長率則降低了一半。 Kevlar纖維 。 第五章 高分子液晶材料 123 （ 1）制造具有高強度、高模量的纖維材料 高分子液晶在其 相區(qū)間溫度 時的粘度較低，而且高度取向。 第五章 高分子液晶材料 特性 121 將具有非線性光學(xué)特性的生色基團引入高分子液晶彈性體中，利用高分子液晶彈性體在應(yīng)力場、電場、磁場等的作用下的取向特性，可望制得具有非中心對稱結(jié)構(gòu)的取向液晶彈性體，在非線性光學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。 在機械力場下，只需要 20％的應(yīng)變就足以得到取向均一的液晶彈性體。它可通過官能團間的化學(xué)反應(yīng)或利用 γ射線輻照和光輻照的方法來制備，例如，在非交聯(lián)型高分子液晶（ A）中引入交聯(lián)（ B），通過（ A）與（ B）之間的化學(xué)反應(yīng)得到交聯(lián)型液晶彈性體。 第五章 高分子液晶材料 熱固型高分子液晶 液晶環(huán)氧樹脂 ，它與普通環(huán)氧樹脂相比，其耐熱性、耐水性和抗沖擊性都大為改善，在取向方向上 線膨脹系數(shù)小 ，介電強度高，介電消耗小，因此，可用于高性能 復(fù)合材料和電子封裝件 。 117 交聯(lián)型高分子液晶 第五章 高分子液晶材料 熱固型高分子液晶 高分子液晶彈性體 區(qū)別：前者深度交聯(lián)，后者輕度交聯(lián)； 共性：二者都有液晶性和有序性。 第五章 高分子液晶材料 當(dāng)氫鍵給體與氫鍵受體以等摩爾比復(fù)合時，液晶態(tài)的熱穩(wěn)定性最高。 第五章 高分子液晶材料 114 圖 55 分子間氫鍵型高分子液晶的結(jié)構(gòu)及實例示意圖 第五章 高分子液晶材料 液晶自組裝特性 側(cè)鏈型 擴展致晶單元 115 氫鍵給體與氫鍵受體間可以不同比例復(fù)合制得高分子液晶復(fù)合體系。 稱為 第三類高分子液晶 ，區(qū)別于傳統(tǒng)的主鏈型和側(cè)鏈型高分子液晶。 發(fā)現(xiàn)糖類分子及某些不含致晶單元的柔性聚合物也可形成液晶態(tài)。因此高分子液晶 LB 膜由于其的超薄性和功能性，可望在波導(dǎo)領(lǐng)域有應(yīng)用的可能。 第五章 高分子液晶材料 110 高分子液晶 LB 膜的另一 特性 是它的 取向記憶 功能 。 第五章 高分子液晶材料 109 對兩親性側(cè)鏈液晶聚合物 LB 膜內(nèi)的分子排列 特征 進行的研究表明，如果某一兩親性高分子在 58～ 84℃ 可呈現(xiàn)近晶型液晶相，則經(jīng) LB技術(shù)組裝 的該高分子可在 60～ 150℃ 呈現(xiàn)各向異性分子取 向。 利用不同的轉(zhuǎn)移方式，將水亞相上的膜轉(zhuǎn)移到固相基質(zhì)上所制得的單層或多層 LB 膜在非線性光學(xué)、集成光學(xué)以及電子學(xué)等領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用前景。 108 液晶 LB膜 LB 技術(shù)是 分子組裝 的一種重要手段。 107 樹枝狀高分子 液晶既無纏結(jié)，又因活性點位于分子表面，呈發(fā)散狀，無遮蔽，連接上的致晶單元數(shù)目多，功能性強，故可望解決上述難題，成為 2l世紀(jì)全新的高科技功能材料。 第五章 高分子液晶材料 樹枝狀高分子液晶 特點 106 目前樹枝狀高分子已達到納米尺寸，故可望進 行功能性液晶高分子材料的 “納米級構(gòu)筑”和“分 子工程” 。 第五章 高分子液晶材料 104 樹枝狀高分子液晶 在一般概念中，高分子液晶的分子結(jié)構(gòu)都是剛 性棒狀的線型分子，而樹枝狀高分子由于外觀呈球 形而與此概念不符。目前已經(jīng)開發(fā)成功側(cè)鏈型、主 鏈型及主側(cè)鏈混合型等多種類型的鐵電性高分子液 晶。 第五章 高分子液晶材料 103 目前已發(fā)現(xiàn)有 9種近晶型液晶具有鐵電性 ，即 SC*、 SI*、 SF*、 SJ*、 SG*、 SK*、 SH*、 SM*、 SO*, 但其中以 SC*型的 響應(yīng)速度最快 ，所以一般所稱的 鐵電性高分子液晶主要是指 SC*型液晶。 席夫堿型、偶氮苯及氧化偶氮苯型、酯型、聯(lián)苯型、雜環(huán)型及環(huán)己烷型等各類鐵電性高分子液晶。 101 在普通高分子液晶分子中引入一個具有不對稱碳原子的基團從而保證其具有 扭曲 C型近晶型 液晶的性質(zhì)。液晶顯示材料的發(fā)展 有了一個突破性的進展。 第五章 高分子液晶材料 4 高分子液晶的發(fā)展和應(yīng)用 功能性高分子液晶 100 1975年， Meyer等人從理論和實踐上證明了 手 性近晶型液晶 （ Sc*型）具有 鐵電性 。高分 子液晶材料針對顯示器件要求的各種參數(shù)基本上都 能滿足， 唯獨響應(yīng)速度未能達到要求 。 ④ 側(cè)鏈型高分子液晶的共混時，隨高分子液晶 分子中連接單元長度增加， Tc下降。 研究得出以下一些有意義的結(jié)論： 第五章 高分子液晶材料 98 ① 共混體系的臨界相分離溫度 Tc隨末端基的增 長而顯著上升，而且每增加 —個次甲基引起 Tc的 上 升 值幾乎相等； ② 共混體系的臨界相分離溫度 Tc與端基性質(zhì)有 關(guān)； ③ 共混體系的臨界相分離溫度 Tc與致晶單元的 剛性有關(guān)。 第五章 高分子液晶材料 97 （ 5）共混的影響 液晶物質(zhì)共混的研究工作是近年來十分活躍， 包括液晶物質(zhì)之間的共混；液晶物質(zhì)與非液晶物質(zhì) 的共混等；非液晶物質(zhì)之間共混后，獲得液晶性質(zhì) 的共混等。 因此，對液晶行為基本無影響。 [ C H2 C H] nC O O ( C H 2 ) 5 C NO1 . 2 . [ C H 2 C ] nC O O ( C H 2 ) 5 C NOC H 33 . [ C H 2 C H ] nC O O ( C H 2 ) 1 1 C NO第五章 高分子液晶材料 96 （ 4）化學(xué)交聯(lián)的影響 化學(xué)交聯(lián)使大分子運動受到限制。因此，式（ 5—2）同樣適用于側(cè)鏈型高分子液晶。 隨相對分子質(zhì)量的增大，液晶相區(qū)間溫度增大，清亮點也移向高溫，最后趨于極值 。實驗表明，對一維有序的向列型液晶和 二維有序的近晶型液晶而言， 主鏈柔順性增大，則 液晶相區(qū)間增大，清亮點移向高溫 （表 5—2）。 將一個向列型致晶單元與一個膽甾型致晶單元結(jié)合， 然后接到主鏈上，就可獲得膽甾型高分子液晶。 膽甾型致晶基團連接到主鏈上得不到液晶相。 由于剛性致晶單元間的體積效應(yīng)，使其只能有規(guī)則地橫掛在主鏈上。此外， 間隔基團長度增加，液晶的清亮點向低溫移動，甚至?xí)种埔壕嗟漠a(chǎn)生。隨著連接單元的增長，液晶由向列型向近晶型轉(zhuǎn)變。 末端基團 第五章 高分子液晶材料 89 圖 5—3 末端基團長度對液晶相行為的影響 第五章 高分子液晶材料 90 消除或減少主鏈與側(cè)鏈間鏈段運動的偶合作用。圖 53表示了小分子液晶中末端基團長度變化時液晶晶型的變化規(guī)律。 第五章 高分子液晶材料 88 當(dāng)末端基團為柔性鏈時， 隨鏈長增加，液晶態(tài)由向列型向近晶型過渡 。 BAn[ BABA ] n+ （ n 1 ) a bH O O C C H 2 C H 2 C HC OO N