|
|
I
зе
свойств. В отсутствие внеш. воздействия в Ж. к. анизотропны диэлектрик, проницаемость (тензор е/^), диамат, восприимчивость (Х/А)» электропроводность (о,-^) и теплопроводность (и/д). В Ж. к. наблюдаются двойное лучепреломление и дихроизм.
Общие сведения. Ж. к. были открыты в 1888 Ф. Рей-нитцером (F. Reinitzer}, ut> долгое время оставались мало изученными. Вторично интерес к Ж. к. возник в связи с перспективами их использования (см. ниже). Ж. к. состоят из молекул удлин╦нной или дискообраа-яой формы, взаимодействие между к-рыми стремится выстроить их в определ. порядке (см. Меж молекулярное взаимодействие). При высоких томп-рах тепловое движение препятствует этому л вещество представляет собой обычную жидкость. При томп-рах ниже критической в жидкости появляется выделенное направление, вдоль к-рого преим. ориентированы длинные или короткие оси молекул. В случае двуосных Ж. к. упорядочены ориентации как длинных, так и коротких осой молекул. Небольшие отклонения осей от выделенного направления обусловлены тепловыми колебаниями молекул.
По способу получения Ж. к, долятся на т е р м о-троппые и лиотропньте. Термотронние Ж, к. образуются при нагревании тв╦рдых кристаллов или охлаждении изотропной жидкости и существуют в определ. температурном интервале. Лиотропные Ж. к, образуются при растворении тв╦рдых органич. веществ в разд. растворителях, напр. в воде. И те и другие обычно имеют носк. модификаций ≈ ж и д к о к р и с-т а л л и ч. фа з, каждой из к-рых на фановой диаграмме соответствует опродел. область. Температурный интервал существования жидкокристаллич. фаз зависит от вещества и может находиться как при низких (до ≈60 °С), так и при высоких томп-рах (до 400 СС).
Известно неск. тысяч органич, соединений, образующих Ж. к. Молекулы типичного термотронного Ж. к.≈ 4-метоксибйнзиллдсн-4'-бутила1Шлина (МББА) по форме похожи на стержни (рис. 1). Наличие 2 или 3 бензольных колец в молекуле типично для Ж. к. Если молекулы
нал цепочка}, наоборот, нерастворима в воде. Такал избирательность приводит к возникновению л а м е л-л я р н ы х (слоистых) фаз в водных растворах, в к-рых полярные головки амфифилей обращены к водным прослойкам, а углеводородные цепочки ≈ друг к другу» образуя бислои (рис. 2).
К веществам с дискообразными молекулами относятся, напр., бензол-гекса-н-алканоаты (рис. 3). В процессе карбонизации органич, всшеств (конечные продукты ≈ коксы и графит) вследствие тсрмич. разрушений и хим. реакций образуются большие дискообразные молекулы и соответствующие углеродистые Ж* к. как промежуточные состояния.
Известны также полимерные Ж, к., в к-рых жпдко-кристаллич. структура образуется либо стержнеобраз-ными фрагментами осн. цепей молекул (л и н е и н ы е полимеры), либо боковыми цепями, присоедин╦нными к оси. цепи гибкими связями (гребнеобразные полимеры).
Структура и классификация фаз. Для описания дальнего ориентац. порядка молекулярных осей вводят единичный вектор £, наз. директором, указывающий направление, вдоль к-рого в среднем ориентированы выделенные молекулярные оси (см. Дальний и. ближний порядок). В известных одноосных Ж. к. орпеп-тац, порядок не является полярным, т. о. в таких Ж. к. направления L, и ≈ Jj эквивалентны, п все фив. свойства в них зависят только от квадратичных комбинаций компонент вектора Ь. Одноосные жлдко-кристаллич. структуры (фазы) принято классифицировать по виду ф-цип плотности вещества р(г) (г ≈ прост- p,1Ci ^ нсмит≥-ранств. координата) и их локальной ские жидкие кри-ориентации L.(r). Фаза с p=const и сталлы. L=const наз. нематическим Ж. к. Нематич. Ж. к., как и обычная жидкость, характеризуется хаотич. распределением центров тяжести молекул (рис, 4). Благодаря сильному рассеянию света на
СН3О
CH=N
Рис. 1. Структурная формула МББА
Ж. к. содержат 1 кольцо, то структурной единицей стср-жнеобразной формы оказываются 2 связанные молекулы. Вместо бензольных колец в молекулах Ж. к. встречаются цпклогексановые, бициклооктановыс и гетеро-циклич. фрагменты. Центр, мостики, связывающие
кольца и концевые фрагменты, разнообразны. К лиотро-ппым Ж. к. относятся системы мыло ≈ вода, представляющие собой растворы т. н. амфифилышх соедипс-
'х-ч\
Д
\
\
\1 *-
V
а
\
Н2О
Рис. 2. Лиотроп-
иая ладтеллярная
фаза.
Рис. Я. Структурная формула бснзол-гекса-н-алканоатов.
Рис. 5. Дисклшголии в нема-тических жидких кристаллах: а ≈ дисклинации (указаны стрелками-), наблюдаемые в поляризационный микроскоп; жирные линии, напоминающие хвпсты комет,≈ области, где директор плавно изменяет ориентацию; 6 ≈ ориентация молок у л D окрестностях точек выхода ди-склинаций на плоскость рис.
32
ний. Молекулы таких веществ состоят из двух частей, тепловых флуктуация* ориентации L (г) пематич. Ж. к.
одна из к-рых (полярная головка) обладает выглядит как мутная непрозрачная жидкость. В по-
диполышм электрич. моментом, растворима в воде, но лярнзац. мпкроскон видны тонкие нити (отсюда назв.,
нерастворима в углеводородах, а вторая (углеводород- от гроч. пета ≈ нить), к-рьге связаны с особенностями
