Термотропные жидкие кристаллы

Классификация ЖК

Простого метода классификации ЖК не существует. ЖК можно подразделить на два типа –термотропные и лиотропные. Представители обоих типов обладают полиморфизмом, т.е. ЖК, образованный из одного вещества (термотропный) или из смеси веществ (лиотропный), может существовать в нескольких ЖК фазах.

Лиотропные ЖК подразделяют, исходя в основном из их структуры, на несколько категорий. Они могут быть образованы как двухкомпонентные или многокомпонентные системы. У молекул амфифильных веществ имеется гидрофильная полярная часть и нерастворимый в воде органический радикал.

Между кристаллической формой амфифильного вещества и его истинным раствором в воде существует ряд структур. Образующиеся полиморфные мезофазы в зависмости от содержания воды могут иметь слоистую (ламеллярную), кубическую или гексагональную упаковку молекул. При уменьшении содержания воды мезофазы сменяют друг друга в обратном порядке. Схематически эта последовательность превращений выглядит так:

Термотропные, как ясно из их названия, образуются при нагревании некоторых твердых веществ. Примеры фазовых переходов в термотропных ЖК приведены на рис. 3. Необходимо отметить, что известны и более сложные взаимосвязи между фазами.

Рис. 3. Некоторые фазовые переходы в термотропных ЖК.

ЖК обоих типов свойствен полиморфизм, т.е. данное термотропное соединение или лиотропная смесь может существовать в виде нескольких ЖК структур.

Сейчас известно уже около сотни тысяч органических веществ, которые могут находиться в ЖК-состоянии, и число таких соединений непрерывно растет. Если первые десятилетия после открытия жидких кристаллов основными представителями этих соединений являлись только вещества, состоящие из молекул стержнеобразной формы, то в последствии было обнаружено, что в указанное состояние могут переходить вещества, имеющие молекулы более сложной формы (диски, пластины и др.).

Характерной особенностью всех ЖК-соединений является асимметричная форма молекул, обеспечивающая анизотропию поляризуемости и тенденцию к расположению молекул преимущественно параллельно друг другу вдоль их длинных и коротких осей.

В зависимости от характера расположения молекул согласно классификации, предложенной еще Фриделем, различают три основных типа структур ЖК-соединений: смектический, нематический и холестерический. Указанные типы структур относятся к так называемым термотропным жидким кристаллам, образование которых осуществляется только при термическом воздействии на вещество (нагревание или охлаждение). На рис. 4 показаны схемы расположения стержне- и дискообразных молекул в трех перечисленных структурных модификациях жидких кристаллов.

Рис. 4. Основные типы расположения стержнеобразных (а-в) и дискообразных (г) молекул в жидких кристаллах:а - смектическая фаза, б - нематическая,в - холестерическая,г - дискотическая (n- главная ось вещества).

Дата добавления: 2014-01-06