郭金坤 裴東興

【摘 要】 CB7CB由于其香蕉形的分子結(jié)構(gòu)，易于形成穩(wěn)定的彎曲形變，利用彎電效應，非常有前景應用于發(fā)電領域。之前的研究已經(jīng)對其性能做了充分的研究，本文中首次觀察了不同相態(tài)下香蕉形分子液晶液滴的紋理結(jié)構(gòu)，由于其彎曲形狀產(chǎn)生了特殊的扭曲彎曲向列相，但未觀察到理論中推測的特殊相錯結(jié)構(gòu)。在不同的相態(tài)下其液滴紋理有顯著差異，各相態(tài)相變過程可逆且溫度上升和下降形程中相變溫度有滯回現(xiàn)象。

【關鍵詞】 香蕉形向列相液晶 ?液晶液滴紋理 ?液晶相變溫度

分子的形狀會影響分子間吸引和排斥力的大小，從而改變整體相態(tài)的性質(zhì)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的向列相基態(tài)一共有單軸，雙軸，螺旋形和藍相等四種。扭曲彎曲向列相（twist-bend nematic）態(tài)從本質(zhì)上屬于一種新型的非手征形分子的向列相基態(tài)。CB7CB由于其香蕉狀的分子結(jié)構(gòu)，不同于常見的棒狀和碟狀分子結(jié)構(gòu)，可以形成這種相態(tài)。

1 實驗

本實驗采用CB7CB液晶，該液晶在常溫下為白色粉末形態(tài)，其分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，由一對剛性單體通過奇數(shù)個碳鍵連接而成。將CB7CB混合于甘油溶液中，利用含有熱載臺（THMSG600）的十字偏光顯微鏡（NIKON LV100）觀測其液滴紋理，用TMS94溫度控制器調(diào)節(jié)熱載臺溫度，升溫和降溫速度均設定為一度每分鐘。觀察液滴的直徑為120微米。

2 結(jié)果與分析

本實驗觀察溫度范圍為20～140度，觀察到CB7CB呈4個相態(tài)（如圖2所示）。其溫度上行過程中，在室溫狀態(tài)下，液晶呈晶體態(tài)，其形狀為不規(guī)則橢球形。增加溫度后，在102度開始融化，液滴形狀變?yōu)橐?guī)則球體，相態(tài)變?yōu)榕で鷱澢蛄邢?，呈現(xiàn)部分光雙折射特征，在十字偏振光下可以觀察到其紋理。繼續(xù)上升溫度到116度后，相變到向列相紋理，十字光下有光強度明顯增強，平光下觀察到球內(nèi)由渾濁狀態(tài)逐漸清晰并觀察到球體內(nèi)有大量液滴產(chǎn)生。可以預測該液泡為液滴內(nèi)外分子交換現(xiàn)象，甘油分子傳遞到液晶液滴內(nèi)部造成。溫度升高到127度后，平光下液滴紋理突然模糊后瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鲬B(tài)，液晶轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲誀顟B(tài)，十字光下不再觀察到雙折射現(xiàn)象（圖2c）。溫度下行行程中，觀察到相變溫度與上行形成有3到4度的溫差存在，有滯回現(xiàn)象，其相變溫度分別為112度、124度。

3 結(jié)語

本文觀察到CB7CB液晶液滴呈晶體態(tài)，扭彎曲向列相，向列相和各向同性相態(tài)。在不同的相態(tài)下其液滴紋理有顯著差異，各相態(tài)相變過程可逆且溫度上升和下降形程中相變溫度有滯回現(xiàn)象。

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