何景婷

(太原工業(yè)學(xué)院,山西太原 030008)

不同溫度下液晶5CB的磁矩研究

何景婷

(太原工業(yè)學(xué)院,山西太原 030008)

液晶5CB,一種典型的向列相熱致液晶。分子式中具有芳香環(huán),因而具有抗磁性。由于在不同溫度下,液晶5CB具有不同的相,本文將分析不同相的液晶在變化的磁場(chǎng)作用下磁矩的變化規(guī)律。

液晶5CB;磁矩;向列相

當(dāng)物質(zhì)置于外磁場(chǎng)中,在磁場(chǎng)作用下就會(huì)被磁化,我們通常用感生磁矩[1](簡(jiǎn)稱磁矩)來(lái)度量物質(zhì)被磁化的強(qiáng)度.在磁場(chǎng)作用下,當(dāng)磁矩方向與磁場(chǎng)一致時(shí),表現(xiàn)為順磁性,當(dāng)磁矩方向與磁場(chǎng)方向相反時(shí),表現(xiàn)為抗磁性.本實(shí)驗(yàn)中采用的材料是液晶5CB,其分子式中含有芳香環(huán)[2],觀察液晶在不同溫度(即不同相)下,其磁矩隨磁場(chǎng)的變化情況.

1 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

待測(cè)樣品:液晶5CB。實(shí)驗(yàn)容器:直徑約2 mm,長(zhǎng)約4mm的圓柱形塑料管。實(shí)驗(yàn)操作:用吸管將液晶5CB吸入塑料管中.封口時(shí)采用AB膠。實(shí)驗(yàn)儀器:振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

在相同強(qiáng)度的磁場(chǎng)作用下,改變液晶5CB環(huán)境溫度,觀察其磁化強(qiáng)度隨磁場(chǎng)變化的情況。

當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為15000(G)并控制液晶5CB溫度為288k,295k,305k,326k,340k。其中288k, 295k屬于液晶晶體相溫度,305k屬于液晶的液晶相溫度326k,340k屬于液晶的各向同性相[3]溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可得出不同溫度下(即不同相)液晶5CB的磁矩方向與磁場(chǎng)方向?yàn)榉聪?即液晶5CB表現(xiàn)出抗磁性,當(dāng)溫度為305k時(shí),即液晶5CB處于向列相時(shí),磁矩達(dá)到最大值-0.000 5(emu)。

圖1 磁場(chǎng)強(qiáng)度1500(G)不同溫度下磁化曲線

調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度為-15000(G)并控制液晶5CB溫度為288k,295k,305k,326k,340k。其中288k, 295k屬于液晶5CB晶體相溫度,305k屬于液晶的液晶相溫度,326k,340k屬于液晶的各向同性相溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可得出不同溫度下的液晶5CB的磁矩方向與磁場(chǎng)方向?yàn)榉聪?當(dāng)溫度為305k時(shí),即液晶5CB的向列相溫度,磁矩達(dá)到最大值0.000 58(emu)。

當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度從500~20 000(高斯)變化時(shí),觀察溫度處于288K,305K,326K時(shí),液晶5CB磁化規(guī)律。

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度-1500(G)不同溫度下磁化曲線

由圖3可得,磁場(chǎng)強(qiáng)度由500→20 000(高斯)變化時(shí),溫度為288K液晶5CB磁化強(qiáng)度變化規(guī)律為:當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度由5 000(G)-7500(G)-8000 (G)-8700(G)變化時(shí),液晶5CB磁矩變化規(guī)律為0.0002(emu)-0.0002(emu)-0.00015(emu)-0. 00006(emu),表現(xiàn)為一定的順磁性[4],當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足以下變化規(guī)律 12500(G)-13750-15000 (G)-16250(G)-17500(G)-18750(G)-20000(G),液晶5CB磁矩從零逐漸反向增大,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為20000(G)時(shí),磁矩達(dá)到-0.00068(emu)。

圖3 不同溫度下液晶5CB磁化曲線

溫度為305K液晶5CB磁化強(qiáng)度變化規(guī)律為:當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度由5000(G)-7500(G)變化時(shí),液晶 5CB[5-6]磁 矩 變 化 規(guī) 律 為 0.00015 (emu)-0.0001,表現(xiàn)為一定的順磁性,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足以下變化規(guī)律8000(G)-8700(G)-12500 (G)-13750-15000(G)-16250(G)-17500(G)-18750(G)-20000(G),液晶5CB磁矩從零逐漸反向增大,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為20000(G)時(shí),磁矩達(dá)到-0. 0007(emu)。

溫度為326K液晶5CB磁化強(qiáng)度[7-9]變化規(guī)律為:當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度由 5000(G)-7500(G)-8000 (G)-8700(G)變化時(shí),液晶5CB磁矩變化規(guī)律為0.0001(emu)-0.00008(emu)-0.00008(emu)-0,表現(xiàn)為一定的順磁性,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足以下變化8700(G)-12500(G)-13750(G)-15000(G)-16250 (G)-17500(G)-18750(G)-20000(G),液晶5CB磁矩從零逐漸反向增大,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為20000 (G)時(shí),磁矩達(dá)到-0.00068(emu)。

分析三種溫度下,即液晶不同狀態(tài)下磁矩隨磁場(chǎng)不同變化規(guī)律,得出:(1)共同點(diǎn),磁場(chǎng)強(qiáng)度在5000(G)-8000(G)都表現(xiàn)出一定的順磁性,即液晶5CB在晶體相,向列相,各向同性相時(shí),當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度不太大時(shí),磁場(chǎng)變化時(shí),磁矩發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)且表現(xiàn)出一定的順磁性;(2)不同點(diǎn),溫度為288K(晶體相),磁場(chǎng)強(qiáng)度12500(G),液晶5CB磁矩開(kāi)始反向增加,溫度305K(向列相),磁場(chǎng)強(qiáng)度8000(G),液晶5CB磁矩開(kāi)始反向增加,溫度為326K,磁場(chǎng)強(qiáng)度8700(G),液晶5CB磁矩開(kāi)始反向增加.表現(xiàn)出抗磁性,即當(dāng)液晶5CB處于向列相時(shí),表現(xiàn)其抗磁性所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度最小。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到20000(G)時(shí),液晶5CB不同狀態(tài)下的磁矩為:晶體相,-0.00063(emu)。向列相,-0.0007(emu)。各向同性相,-0.00053 (emu)。從而得出液晶5CB處于向列相時(shí)磁矩變化明顯。

2 結(jié) 論

在外加磁場(chǎng)作用下,液晶5CB分子磁矩會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),液晶5CB分子結(jié)構(gòu)中含有芳香環(huán),故其磁矩方向與外磁場(chǎng)方向相反,表現(xiàn)出抗磁性,在不同溫度下液晶5CB磁化強(qiáng)度不同,在同等強(qiáng)度外磁場(chǎng)下液晶5CB處于向列相時(shí)磁化更明顯。

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Study on M agnetic M oment of Liquid Crystal 5CB at Different Tem peratures

HE Jing-ting
(Taiyuan Institute of Technology,Shanxi Taiyuan 30008)

Liquid crystal 5CB,a typical nematic liquid crystal.Because of the aromatic ring in themolecule,it has antimagnetic properties.Due to the different temperature,the liquid crystal 5CB has different phase,this paper will analyze the change of themagnetic moment of the liquid crystal in the changingmagnetic field.

liquid crystal 5CB;Magnetic moment;nematic phase

O 63

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.005.021

1007-2934(2015)05-0073-03

2015-02-28