液晶的蓝相

自1888年奥地利植物学家莱尼茨尔(F.R.Rei-nitzer)发现液晶以来,至今已经历了一个多世纪。现已发现有数千种物质呈液晶态。已知的液晶相不下数十种。热致液晶可分为近晶相(smectic)、向列相(nematic)、胆甾相(cholesteric)、蓝相(BP);溶致液晶可分为层状相(L)、六方相(二维六方晶格,H)、立方相(三维立方晶格,Q);盘状液晶可分为向列相(N_D)、胎甾相(N_D*)、柱状相等。本文介绍关于蓝相的有关问题。     

含有十二烷基磺酸钠的层状溶致液晶的研究

液晶分为热致液晶(Thermotropic liquid crystals)和溶致液晶(Lyotropic liquid crystals)。前者呈现是由温度而引起的,它经常是单一组分并在一定温度范围内出现。溶致液晶简单形式是表面活性剂和一定量的极性溶剂组成。有时还可再加入助表面活性剂和有机化合物组成的多元体系。     

彩色溶致液晶的研究

在新型阳离子表面活性剂3-对壬基苯氧基-2-羟丙基三甲基溴化铵(NPTAB)-正丁醇-水组成的三元体系中, 利用偏光显微镜观察到色彩绚丽的溶致液晶纹理. 通过核磁共振(²H NMR)、小角X射线衍射(SAXS)并与纹理照片对照, 确定了该体系的液晶结构类型, 由差示扫描量热(DSC)测定证实了液晶结构的转化. 初步考查了液晶层厚度、温度和时间等因素对液晶颜色的影响.     

化学气相渗透制备SiC_w/SiC层状结构陶瓷

提出了采用流延法(tape casting,TC)结合化学气相渗透法(chemical vapor infiltration,CVI)制备碳化硅晶须(SiCw)/Si C层状结构陶瓷的方法,分析了TC-CVI方法的特点,研究了制备工艺对层状结构陶瓷力学性能和微观结构的影响,探讨了SiCw/Si C层状结构陶瓷的强韧化机理.结果表明,TC-CVI制备方法一方面能够提高晶须体积分数,减少制备过程中对晶须的损伤并且致密化单层,保持整个制备过程中材料体积无收缩,从而有效地提高材料的强度;另一方面,TC-CVI制备方法能够较好地控制层内(晶须/基体)及层间(单层/单层)界面结合强度,进而提高材料的韧性.SiCw/Si C层状结构陶瓷中晶须含量可达40%(体积分数),其弯曲强度、拉伸强度和断裂韧性分别为315 MPa,158 MPa和8.02 MPa m1/2.层状结构陶瓷材料的单层厚度对材料致密性及层间界面结合强度产生显著影响;晶须表面状态对层内界面结合强度有重要作用.SiCw/Si C层状结构陶瓷充分发挥层状结构与晶须协同增韧作用,层间裂纹偏转,层内裂纹偏转、裂纹桥接和晶须拔出等为主要的增韧机制.     

胶束、液晶的Raman光谱研究

表面活性剂的缔合结构,包括胶束、微乳液、溶致液晶、囊泡等,它们的结构不同,其物化性能和应用范围不同.若能用简便方法能判断不同类型的缔合结构,在实际应用是非常重要的.Mitchell和Israelachvili利用表面活性剂分子结构数据所组成的聚结参数 V/A·L_c作为结构判据(式中V为表面活性烃链的分体积,L_c为其烃链长度,A为极性基团的截面积),就是一个典型的例子.表面活性剂分子的Raman光谱受到其烃链振动形式所控制.在2800～2970cm~(-1)范围内的C-H伸缩振动,对分子排列和所处微环境变化非常敏感.Amorin等人提出R=I_(2880)/I_(2850)为有序参数,其值越大,分子排列有序性越为好;另外把P=I_(2930)/I(2850)作为极性参数,其值越大,分子所处微环境的极性也越大.本文从研究表面活性剂/醇/水体系的Raman光谱,提出一个新的参数 R′=I_(2910)/I(2880),作为胶束和溶致液晶之间的判据.若该体系R′<1为胶束体系,R′>1则为溶致液晶体系.这个结论为多个不同体系所证实,并且从理论上进行探讨.1实验部分1.1药品十二烷基甜菜碱(C_(12)BE),十四烷基甜菜碱(C_(14)BE),十六烷基甜菜碱(C_(16)BE),它们的合成方法和提纯方法见文献[6].十二烷基磺酸钠(AS)和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB),均是CP级,再重结晶两次.正丁醇(C_4OH)为AR级,     

电子显微镜研究C_(60) Langmuir-Blodgett膜

1985年,Kroto等人首次发现碳的第三种同位素——碳60(简写为C_(60))。C_(60)作为一种新型的有机固体材料,已显示出许多特殊的物理、化学性质。与碱金属掺杂后,成为超导体。 C_(60)晶体结构的研究还有待进一步研究。Krtschmer等人首先提出C_(60)是六角密堆积结构。但Guo等人提出了C_(60)是面心立方结构,理由是C_(60)进行立方密堆积在能量上比进行六角密堆积低。     

离子液体中构建溶致液晶

随着人们对于离子液体参与自组装行为的重视,表面活性剂在其中构建溶致液晶的研究日益深入.选择离子液体作为组装介质,可将其优良特性引入到溶致液晶中,从而达到改善体系性质、扩展其应用范围的目的.本文总结了阳离子季铵盐类表面活性剂(常规单链、双链及Gemini型)、非离子表面活性剂(烷基聚氧乙醚类及植物甾醇类)及Pluronic双亲嵌段共聚物等在离子液体中自组装构建溶致液晶行为的研究进展,用可以反映溶剂内聚能密度的Gordon参数,对不同离子液体中形成溶致液晶的差异进行了分析,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

不同晶体结构的钴纳米线阵列的制备和磁性研究

通过改变沉积液的pH值, 在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中用交流电化学沉积的方法制备出了不同晶体结构的钴纳米线阵列. 当沉积溶液的pH值为2.5时, XRD图像表明钴纳米线阵列材料为面心立方结构(fcc); 当pH值为3.0和3.5时, 为面心立方(fcc)与六角密堆积(hcp)共存的结构; 而当pH值为5.0时, 则为六角密堆积(hcp) 结构. 磁测量结果表明这两种晶体结构的钴纳米线阵列具有不同的宏观磁性. 在沿着纳米线长轴方向, 面心立方(fcc)结构钴纳米线阵列的矫顽力比六角密堆积(hcp)结构的矫顽力高出约900×103/4π A·m^&#8722;1, 并且具有更高的矩形比.     

近晶A相液晶的电热光效应

具有层状结构的近晶A相液晶的电光效应及其特性,正受到很多学者的关注和研究.电场作用下,近晶A相液晶的层结构将产生歪斜,或产生动态散射.随着液晶分子排列取向的改变,液晶织构及其光学性质也发生变化.近晶相液晶的温度超过相变温度T_(SN)时,将     

C_(60)/C_(70)晶体摩擦相变的研究

笼形分子结构的富勒烯(C_(60)、C_(70)等)具有多种奇特的物理、化学性质,已成为材料科学研究的前沿课题.有人预言它可能具有一定的润滑性,是一种“密集型分子滚珠轴承”型润滑剂.但到目前为止,尚未有充足的实验证据.据报道,C_(60)及C_(70)在常温下沉积在不同底材上时构成不同的晶体结构,在金(Au)表面上为面心立方结构(a=14.2(?)),在玻璃表面为六角密堆积结构(a=10.05(?), c=16.41(?)).而且它们还有温度相变现象.Wragg还发现C_(60)/C_(70)混合富勒烯在石墨表面构成密堆积结构晶体.Guo等人指出其面心立方密堆积在能量上低于六角密堆积,因而相应稳定一些.     

层状液晶中超微粒子材料CuSO_4·5H_2O的制备

非水溶性超微粒子材料制备的研究已有一些报道,而水溶性超微粒子材料的制备仍是一个难以解决的问题.我们曾利用分子有序组合体的另一种形式——层状液晶为介质,制备了水溶性超微粒子[Co(NH_3)_6]Cl_3本文以Triton X-100/C_(10)H_(21)OH/H_2O体系层状液晶为介质,制备了水溶性超微粒子材料CuSO_4·5H_2O.     

高分子液晶化学研究进展

本文评述高分子液晶化学的研究现状。在简单回顾了小分子和高分子液晶发展的历史背景后,着重介绍高分子液晶的化学结构特征和类型、热致和溶致高分子液晶的织态结构,相变和相平衡理论以及聚合和缩聚中的相变。     

分子自组装薄膜的偏振结构和热稳定性

偏振片薄膜化有利于液晶显示器件实现小型化、集成化和轻量化. 二向色性稠环芳烃化合物如还原蓝RSN(N, N′-二氢化蒽醌吖嗪)、还原猩红GG(N, N′-二苯并咪唑-1,4:5,8-萘酰亚胺)(其顺式异构体为还原枣红HRR)和还原深蓝BO(紫蒽酮)磺化改性后形成双亲性化合物, 在极性溶剂(如水)中, 分子自组装为结构有序的聚集体, 即溶致液晶相, 将其定向剪切并涂布为湿膜, 溶剂蒸发后, 形成具有偏振效应的厚0.4~0.7 μm薄膜. 小角度XRD分析表明, 呈典型的层状堆跺结构, 磺酸基位置、不同分子比例、溶致液晶浓度等因素影响层面间距和堆垛方式. 耐热性实验和热重综合分析(TG-DSC)表明该薄膜具有优良的耐热和耐湿热性, 耐热温度可到200~300℃, 远高于碘素偏振片, 且分子混合组装薄膜较其单一分子自组装薄膜的耐热性高.     

Al2O3担载Fe催化CVD法合成纳米洋葱状富勒烯

以Fe/Al₂O₃作催化剂, 采用化学气相沉积法在400℃下催化裂解乙炔合成了纳米碳材料, 为了去除催化剂载体和残留的催化剂颗粒, 进一步将产物在60℃下于36%的浓盐酸中回流48 h, 并通过扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射仪对产物进行了表征. 结果表明: 在400℃下合成了直径在15~50 nm之间、石墨片层呈层状堆积结构的内包Fe₃C的纳米洋葱状富勒烯. 进一步将产物在1100℃下热处理2 h, 得到了具有完整清晰的石墨壳层结构的纳米洋葱状富勒烯. 在此基础上, 探讨了内包金属纳米洋葱状富勒烯的生长机制, 认为此实验条件下内包金属纳米洋葱状富勒烯的生长遵循气-固生长机制.     

MoS4Ag2(PPh3)3和MoS4Cu2Ag(PPh3)3Br的固相合成及非线性光学性能

在无机氧化物及含氧酸盐、半导体材料、有机化合物、聚合物和金属有机化合物等领域近年来关于非线性光学材料的研究引起人们的广泛兴趣。原子簇化合物由于其特有的结构与性能特点,它们实际上是一类具有广泛应用前景的非线性光学材料。我们的实验发现,Mo(W)-Cu(Ag)-S簇合物呈现出很强的三阶非线性光学效应,特别是一些含银的簇合物的光限制能力超出C~(60)的2～3倍。我们已对蝶状、离子型类立方烷、鸟巢状和双鸟巢状,六棱柱状及二十核超笼状簇合物等Mo(W)-Cu(Ag)-S簇合物的非线性光学性研究作了报道。在这些报道中有关铜的簇合物较多,而银的相对较少。本文报道直链状簇合     

两种新的碳化硅长周期六方多型体240H和294H

多型性是结构化学和晶体学的一个极重要的现象和研究领域.许多密堆积或层状结构的无机化合物、页硅酸盐和矿物,例如SiC,ZnS,CdI_2,PbI_2,二硫族化合物、钙钛矿型结构化合物、粘土、云母,等等,都呈现广泛的多型性,可形成众多的结构变体或多型体.某些化合物多型体的堆积周期可达数千埃.出现如此巨大的结构周期确是结构化学领域中很值得研究的问题.碳化硅是最典型的多型性化合物,到目前为止,已发现有157种多型体.其中,我们发现了共84种SiC的多型体,占总数的一半以上.我们用倒易点阵点间关系法发现两种新的碳化硅长周期六方多型体240H和294H.     

破解非晶结构之谜：连接非晶态和晶态的中程序结构单元

非晶态结构本质一直是凝聚态物理和材料科学中最有趣和最基本的问题之一。非晶合金因其简单的金属键结合及密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。研究发现,非晶中存在着不同尺度的局域有序结构,其中5~20 埃米尺度范围对应中程序。近来研究揭示其在非晶合金的相变和形变过程中发挥了越来越关键的作用。现有的理论或者实验结果难以确定非晶态材料与其对应的晶态材料间是否存在中程或更大尺度范围的结构联系,同时现有的表征手段难以精确解析其短程到中 程尺度有序结构,导致中程序结构解析问题十分复杂。最近在经典大块非晶合金体系钯-镍-磷中通过对一种独特的亚稳立方 中间相进行解析,发现了一种桥接非晶态与晶态的手性中程序结构基元六元三帽三棱柱(6M-TTP)。该结构的短程序团簇以 一种奇特的手性结构构成约12.5埃米的中程序结构基元,其在铸态为长程无序堆积,而在一定温度可以转变成有序堆积的亚稳立方相。中程序结构的捕获和解析为揭示非晶态结构本质提供了新的结构模型,并且对非晶合金亚稳态中间相的析出动力学规律提出了新的解释。这些发现将有助于阐明非晶合金在中程序以及更大尺度上的结构排列,为解析非晶态的结构本质提供新的思路。     

破解非晶结构之谜：连接非晶态和晶态的中程序结构单元

非晶态结构本质一直是凝聚态物理和材料科学中最有趣和最基本的问题之一。非晶合金因其简单的金属键结合及密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。研究发现，非晶中存在着不同尺度的局域有序结构，其中5~20 埃米尺度范围对应中程序。近来研究揭示其在非晶合金的相变和形变过程中发挥了越来越关键的作用。现有的理论或者实验结果难以确定非晶态材料与其对应的晶态材料间是否存在中程或更大尺度范围的结构联系，同时现有的表征手段难以精确解析其短程到中 程尺度有序结构，导致中程序结构解析问题十分复杂。最近在经典大块非晶合金体系钯-镍-磷中通过对一种独特的亚稳立方 中间相进行解析，发现了一种桥接非晶态与晶态的手性中程序结构基元六元三帽三棱柱(6M-TTP)。该结构的短程序团簇以 一种奇特的手性结构构成约12.5埃米的中程序结构基元，其在铸态为长程无序堆积，而在一定温度可以转变成有序堆积的亚稳立方相。中程序结构的捕获和解析为揭示非晶态结构本质提供了新的结构模型，并且对非晶合金亚稳态中间相的析出动力学规律提出了新的解释。这些发现将有助于阐明非晶合金在中程序以及更大尺度上的结构排列，为解析非晶态的结构本质提供新的思路。     

复合材料Terfenol-D/PMNT的磁电和逆磁电响应

给出了Terfenol-D/PMN-PT/Terfenol-D(TD/PMNT/TD)和PMNT/TD/PMNT两种层状复合材料的磁电和逆磁电响应的测试方法和测试结果. 这两种复合结构的优化直流偏置磁场大小均为350 Oe(1 Oe=79.58 A/m). 在1 kHz频率下, 这两种复合材料的最大磁电电压系数分别为384 mV/Oe和158 mV/Oe, 最大逆磁电系数分别为118 mG/V和162 mG/V (1 G = 10^-4 T). 另外研究了这两种复合材料在谐振频率下的磁电响应. 通过对两种复合结构的比较得知, 磁致/压电/磁致复合结构具有好的磁电响应; 而压电/磁致/压电复合结构具有好的逆磁电响应. 这一结果有助于优化设计高性能压电/磁致复合磁电材料.     

新型层状农药缓/控释材料—草甘膦插层双金属氢氧化物的超分子结构与缓释性能

以镁铝双金属氢氧化物(MgAl layered double hydroxide: MgAl-LDH)为主体, 以草甘膦(Glyphosate: GLY)为客体, 通过控制反应pH值, 由共沉淀法组装得到两种不同结构的GLY插层MgAl-LDH缓/控释材料. 考察了该缓/控释材料在Na₂CO₃溶液中的缓释性能, 其缓释历程为客体阴离子与介质中CO₃^2-的离子交换过程, 客体阴离子在插层化合物层间及晶粒间隙的扩散, 即粒内扩散过程为释放速率控制步. 低pH合成GLY插层产物较大的层间距、层间客体GLY阴离子单层垂直的定位方向及较高的堆积密度使其较高pH合成材料展示出更为显著的缓释能力, 其原因归结为超分子结构对释放速率控制步的影响. 该研究指出了层状双金属氢氧化物在农药缓/控释领域的应用潜力.