物理学前沿之一--液晶物理3

应用高等数学和现代物理学理论以及化学理论研究液晶 ,主要还是应用实验手段。　　液晶相的生成可按图 1表示的方法简单地加以辨别。把形成液晶物质的晶体 ( a)放入玻璃毛细管中加热 ,晶体就将在非常明确的温度下溶解。然而 ,若呈现为粘稠而混浊的不透明液体并附着在玻璃壁上 ,这种状态 ( b)为近晶相 ;若为半透明的液体并形成弯月面的状态 ( c) ,则为向列相 ;若溶解状态呈现为 ( b)和 ( c)的中间状态 ,并且相变时伴有多种颜色的出现 ,则是胆甾相。对上述三种液晶相进一步升温 ,则在另一个明确的温度下 ,转变成各向同性的透明液体( d)。 (不…     

液晶彩色显示用负性蒽醌型二色性染料的合成

用1-氨基蒽醌、1,4-二氨基蒽醌、1,5-二氨基蒽醌、1,5-二氨基-4,8-二羟基蒽醌与对烷氧基苯甲酰氯反应,合成了17个对-(烷氧基苯甲酰胺基)蒽醌型负性的二色性染料。用1,5-二氯蒽醌、1,4,5,8-四氯蒽醌与正辛胺、正壬胺反应,合成了3个烷氨基蒽醌型负性的二色性染料。其中有14个是新的化合物。同时测定了染料分子在液晶中的有序参数,讨论了负的二色性染料结构的特点。     

液晶彩色显示用正性黄、红色蔥醌型二色性染料的研究

合成了1,5-二羟基-2-对烷氧基苯基蒽醌和1,5-二羟基-3-对烷氧基苯基蒽醌型黄色正性的二色性染料8个。1-氨基4-羟基-2-苯硫基蒽醌及1-氨基-4-羟基-2-苄氧基蒽醌红色正性的二色性染料2个。测定了染料分子在液晶中的有序参数,用CAMTC-ppp程序,计算了染料的跃迁能及染料分子的基态和激发态的偶极矩,发现染料分子在液晶中有序参数与染料分子基态和激发态偶极矩之间夹角θ有密切的关系。     

联苯类液晶单体及其聚合物的合成、结构与性能

合成了4种液晶单体M1~M4和对应的聚合物P1~P4.所合成的单体及聚合物的结构与液晶性能通过了FT-IR,DSC,TGA,POM和XRD的表征.研究表明,单体M1和M2呈现互变向列相,M3呈现向列相和近晶A(SA)相、近晶C(SC)相和近晶B(SB)相,M4呈现向列相和单变SA相、SC相和SB相;聚合物P1和P2呈现向列相,P3和P4呈现SA相和向列相.末端为乙氧基的单体和聚合物比末端为乙基的单体和聚合物具有较高的熔点(tm)、玻璃化温度(tg)和液晶清亮点(ti).此外,端基柔性较好的化合物倾向于形成近晶相.聚合物P1~P4具有宽的液晶相温度范围和高的热稳定性.     

蒽醌型负二向性液晶染料的研究Ⅰ 1,8-二氨基-4.5-二羟基蒽醌衍生物的合成

１，８－二氨基－４，５－二羟基蒽醌的酰化物具有负二向色性，可用于正型彩色液晶显 示．研究了１，８－二羟基葱醌的硝化、还原及酰化反应条件．在硼酸存在下用混酸硝化． 进一步用硫化碱还原制得１，８－二氨基－４，６－二羟基蒽醌，用Ｔ．Ｌ．Ｃ．分离硝化产物． 经质谱和核磁氢谱确证了主要副产物的结构是１，８－二羟基－２．５－二硝基蒽醌．１．８－二 氨基－４．５－二羟基蒽醌与对位取代的苯甲酰氯反应时，在氯苯介质中只发生氨基酰化， 而在吡啶介质中氨基和羟基同时被酰化．     

液晶性芳香醌化合物的合成

以1-溴代正烷烃、4-羟基-4′联苯基羧酸和氢醌为原料通过醚化、氧化和酯化反应,合成了一系列新的液晶性2,5-双[4′-(对烷氧基苯基)苯甲酰氧基]对苯二醌(化合物3).化合物3的结构通过元素分析、红外光谱和核磁共振波谱等方法确证,其液晶行为用示差扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)表征.发现化合物3加热至各自的熔点以上都能形成液晶态.在液晶态可以观察到近晶相和向列相的典型织构.随分子中末端烷氧基碳原子数增加,化合物3的熔点(Tm)和液晶态的清亮点(Ti)呈规律性变化,近晶相范围和近晶相-向列相转变温度渐增,而向列相范围递减.     

手性液晶的研究 Ⅳ.光活性(+)-对-(对"-烷氧基苯甲酰氧基)-苯甲酸-对′-(2-甲基丁氧基)-苯酚酯液晶的合成和性能

合成了文题所述苯酚酯系列的十个化合物。代号(d)AmPABOB:分子式: R=CH_3、C_2H_5、n-C_3H_7—n-C_(10)H_(21)测定了它们的相变温度,确定了液晶相类型。其中R为C_1—C_3时,具有较宽的胆甾相;C_4—C_7有近晶A相;C_3—C_(10)存在手性近晶C相,且显示电滞回线,说明其具有铁电性。     

2,5-双[4′-(正-烷氧基联苯基)-4-碳酰氧基]对苯二本酚的合成

以4′-正-烷氧基联苯基-4-甲酸和2,5-二羟基苯醌为原料,通过酯化和还原反应合成了一系列新的液晶性2,5-双[4′-(正-烷氧基联苯基)-4-碳酰氧基]对苯二醌(化合物1)和2,5-双[4′-(正-烷氧基联苯基)-4-碳酰氧基]对苯二酚(化合物2).化合物2的结构通过元素分析、红外光谱和核磁共振波谱等方法确证,其液晶行为用示差扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)表征.发现化合物2加热至各自的熔点以上都能形成液晶态,在液晶态可以观察到近晶相和向列相的典型织构.随分子中末端烷氧基碳原子数增加,化合物2的熔点(Tm)和液晶态的清亮点(Ti)呈规律性变化,近晶相范围和近晶相-向列相转变温度渐增,而向列相范围递减.     

2,5-双[4′-(正-烷氧基联苯基)-4-碳酰氧基]对苯二酚的合成

以4′-正-烷氧基联苯基-4-甲酸和2,5-二羟基苯醌为原料,通过酯化和还原反应合成了一系列新的液晶性2,5-双[4′-(正-烷氧基联苯基)-4-碳酰氧基]对苯二醌(化合物1)和2,5-双[4-′(正-烷氧基联苯基)-4-碳酰氧基]对苯二酚(化合物2).化合物2的结构通过元素分析、红外光谱和核磁共振波谱等方法确证,其液晶行为用示差扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)表征.发现化合物2加热至各自的熔点以上都能形成液晶态,在液晶态可以观察到近晶相和向列相的典型织构.随分子中末端烷氧基碳原子数增加,化合物2的熔点(Tm)和液晶态的清亮点(Ti)呈规律性变化,近晶相范围和近晶相-向列相转变温度渐增,而向列相范围递减.     

一类具有光学活性胆甾液晶聚合物的合成与表征

介晶单体十一烯酸胆甾醇酯(M1)和非介晶手性单体十一烯酸薄荷醇酯(M2)通过接枝共聚引入聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)中,制得系列侧链液晶聚合物P0～P8·通过傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析(TGA)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射分析(WAXD,SAXS)等手段对聚合物的结构、热致液晶性能及热性能进行了表征·聚合物P0～P8均为胆甾型热致液晶,具有较宽的介晶相范围,呈现出典型的胆甾液晶彩色Grandjean织构及油丝织构,但其液晶性能在非介晶的手性单体M2质量分数大于30%时开始变弱·聚合物都具有较高的热稳定...     

含有扭曲晶界相手性液晶AEMBB的合成

根据具有强扭曲的扭曲晶界相(TGB)理论,设计并合成了一种含有TGBC*相态的手性液晶单体(+)4-(2-丙烯酰氧基)乙氧基苯甲酰氧基-[4′-(2-甲基)丁氧基]联苯酯(AEMBB).通过红外光谱分析反应物的羧酸基和羟基峰的消失判断反应完成;通过核磁共振确定各氢原子位置以确定目标产物的实现;并通过偏光显微镜和DSC研究了目标产物的液晶性能和相转变类型.结合偏光显微镜和DSC证明单体AEMBB存在胆甾、扭曲晶界和手性近晶C等多种相态,为互变液晶.     

液晶p-BDAB的合成及其在不饱和聚酯树脂改性中的应用

以烯丙基溴、对羟基苯甲酸乙酯和联苯二酚为原料合成了二对烯丙基醚苯甲酸联苯二酚酯.用DSC,1H-NMR,FTIR,POM和XRD对其进行了表征,结果表明:该化合物熔点为185℃,在178℃出现一个晶型转变,清亮点为278℃,为近晶型液晶.以此液晶化合物与普通不饱和聚酯(UP)共聚合固化,研究了液晶化合物用量对产物微观形态和性能的影响,结果表明:液晶化合物的加入可提高共聚物的抗冲击强度,但当液晶加入的质量分数超过8%时会产生相分离.     

液晶近晶A相层状结构的统计理论

根据液晶分子的统计理论模型，讨论了近晶A相分子质·C层状分布的状态特征。     

近晶A相液晶的弛豫现象

本文是在外电场中冷却液晶进入近晶相,在不同温度条件下去掉外场,观察液晶织构的变化,并测定弛豫时间与温度的关系。     

4′-正-烷氧基联苯-4-甲酸的合成与表征

以对-苯基苯酚为原料，通过醚化，酰化和氧化反应，合成了一系列4′-正-烷氧基联苯-4-甲酸，化合物的结构通过元素分析，红外光谱，核磁共振波谱等方法确证，化合物3的液晶行为用示差扫描量热法（DSC），偏光显微镜（POM）表征，发现化合物3加热至各自的熔点以上都能形成液晶态，在液晶态可以观察到近晶相和向列相的典型织构。随分子中末端烷氧基碳原子数增加，化合物3的熔点（Tm）和液晶态的清亮点（Ti）呈规律性变化，近晶相范围和近晶相-向列相转变温度渐增，而向列相温度范围递减，至十二烷基时，仅呈现近晶性。     

芳香族酯类铁电液晶的物理性质

本文研究( )-对烷氧基苯甲酸-对′2-甲基丁氧基苯酚类液晶的物理性质,其中烷基为C_8H_(17)—C_(12)H_(25)的液晶呈手性近晶C相(S_(m.c)~·),具有铁电性质,常称为铁电液晶。本文简述了S_(m.c)~·相出现铁电性的原因,测量了它们的电滞回线、自发极化强度P_s、居里温度T_c以及介电系数ε;并对实验结果进行了分析讨论。     

含两种不同手性基元侧链液晶聚合物的合成与性能研究

合成了两种含不同手性基元的液晶单体,6-(4-乙氧基)苯甲酰氧基-6-(4-(4-(4-十一烯酰氧基)苯甲酰氧基)苯基)苯基氧羰基戊酰氧基六氢-[3,2-b]呋喃酯(M1),丙烯酸胆甾醇酯(M2)。将两种单体与含氢聚硅氧烷(PMHS)接枝聚合得到了一系列侧链液晶聚合物。采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、差示扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM)、X-射线衍射(XRD)等手段对单体及聚合物的液晶性能进行了表征。结果表明,所有的聚合物都具有很宽的介晶区间。对于以含M1为主的聚合物为近晶相,随着M2在聚合物中含量的增加,破坏了原有聚合物的规整结构,聚合物由近晶相转为胆甾相;同时聚合物的最大选择性反射波长也随之增加,即螺距变大。     

席夫碱型钯(II)配合物液晶的合成与表征

合成了带有端烯基的席夫碱型配体 (Schiff_C11C10 )及其含氯桥型的钯 (II)配合物 (Schiff_C11C10 _Pd) ,通过元素分析 ,摩尔电导 ,红外光谱 ,电子光谱 ,核磁共振等进行了表征 .配合物为中性配合物 ,配体与Pd(II)的摩尔比为 1∶1.配体和配合物均为热致型液晶 .配体和配合物介晶相皆为近晶相 ,配体的液晶态初步判定为镶嵌状织构 ,配合物的液晶态为破扇状织构 .     

掺杂Cu2O 纳米粒子的近晶相液晶显示器件的电-光特性

驱动电压的大小是液晶显示器件的重要指标,关系到产品的制造成本、能耗和安全性及实用性. 近年来,为了使液晶显示器件达到驱动电压更低、响应更快、色彩更鲜明、画质更好、更节能等要求,研究者将目光转向液晶/纳米复合技术.纳米粒子与液晶复合,在不破坏液晶原有结构的同时,将纳米材料的自身特性融入到液晶中,从而有效改善液晶的特性.研究发现,半导体纳米粒子在外加电场作用下能够产生极化电场,且无极化疲劳现象,可以有效改善液晶电光性能.本课题组选用Cu2O半导体纳米粒子作为掺杂剂掺杂于近晶相液晶8CB中,研究其对液晶电-光性能的影响.研究发现,Cu2O纳米粒子表面的正电荷能够增强其与液晶分子间的偶极作用,产生的局域电场加速了液晶分子的转动,降低了阈值电压,极大地改善了近晶相液晶的电光性能.     

分子中含—CH2O—桥键液晶化合物的结构和相变间关系

合成出一组分子中含－ＣＨ２Ｏ－桥键的４－（ｔｒａｎｓ－４－ｎ－烷基环己基甲氧基）－４’－氰基联苯液晶化合物，经ＤＳＣ了其相变温度范围，研究发现液晶分子中的吸电子端基有助于化合物呈现液晶相及增加液晶相的热稳定性；随分子锘链长的增另，有助于液晶呈现近晶相但液晶相的热稳定性降低；分子中环己烷环的存在增强了液晶相的热稳定性。