高分子液晶

高分子液晶的应用研究高分子液晶是一种有机大分子材料。

由于其分子结构的特殊性，高分子液晶被广泛应用于液晶显示器、光学记录、光学通讯、光电子元件、纳米光电子器件等领域。

本文将探讨高分子液晶的应用研究。

一、高分子液晶的特性高分子液晶分子结构的特殊性导致其在以下方面具有优点：1.方向性高分子液晶分子具有方向性，可以在一定条件下排成有序结构。

因此，高分子液晶通常具有较好的方向性和各向异性，可用于制备具有特殊方向性和各向异性的功能性材料。

2. 可调性高分子液晶材料中的液晶区域可因解离剂、光学场、电场等环境因素的作用而发生变化，在不同的外部场下表现出不同的物理性质。

因此，高分子液晶具有良好的可调性。

3. 透明度高分子液晶的液晶区域相对比较规则，材料的透明度相对较高。

因此高分子液晶被广泛应用于透明度要求高的光学领域。

二、高分子液晶的应用1.液晶显示器液晶显示器是目前广泛使用的数字显示器。

高分子液晶材料具有良好的方向性和各向异性，因此近年来液晶显示器制造技术已经从玻璃基板向聚合物基板（如PET、PI、PC、PVC等）转移。

高分子材料基板的优越性在于它们具有更高的柔性，便于实现折叠、卷曲等灵活性显示设计。

2.光学记录高分子液晶被广泛应用于储存元件、数据传输、光学传感等领域。

其中，光学记录是液晶用于实现光学存储的典型应用之一。

许多高分子液晶均具有晶相转变现象，可以制备出可逆/不可逆记录的高密度储存器件。

3.光学通讯高分子液晶材料又因其方向性、各向异性、敏感度等特性被广泛应用于光学通讯。

高分子液晶在光学通讯中主要用于制备可调谐激光源、光调制器、光开关和光偏振控制器等器件。

4.光电子元件高分子液晶制成的光电子器件具有可见紫外光波段、电过程快以及电子浓度高等特点，可以应用于液晶电视、数码相机、移动手机等电子产品的制造中。

5.纳米光电子器件高分子液晶与金属、碳纳米管、无机纳米晶等结合可以制备出许多新型纳米光电子器件。

例如，利用高分子液晶与金属纳米颗粒相互作用，在高分子液晶薄膜内制备具有可调荧光光谱、纳米缝隙增强荧光等特点的金属纳米颗粒高分子液晶材料。

高分子液晶高分子液晶是一种新型高分子材料,具有强度高、模量大的特点。

液晶是某些小分子有机化合物或某些高分子在熔融态或在液体状态下,形成的有序流体,既具有晶体的各向异性,又具有液体的流动性,是一种过渡状态,这种中间态称为液晶态，处于这种状态下的物质称为液晶，高分子液晶材料即为一类新型的特种高分子材料,已经以纤维、复合材料和注模制件等应用于航空、航海和汽车工业等部门。

液晶就是液态和晶态之间的一种中间态,它既有液体的易流动特性,又具有晶体的某些特征。

各向同性的液体是透明的,而液晶却往往是浑浊的,这也是液晶区别于各向同性的液体的一个主要特征。

液晶之所以混浊是因为液晶分子取向的涨落而引起的光散射所致,液晶的光散射比各向同性液体要强达100万倍[3]。

总之,液晶科学获得了许多重要的发展,研究领域遍及物理、化学、电子学、生物学各个学科,发展成了液晶化学、分子物理学、生物液晶及液晶分子光谱等重要学科[5]。

高分子液晶具有独特的性能:(1)在电场和磁场中,高分子液晶排列取向所需的电场强度或磁场强度要比低分子液却大的多,热致性液品的热转变温度高,而粘度大。

(2)奇偶性,所胃奇偶性是指在介晶态的TM,TN,△S,△H随柔性间隔的不同存在着奇低偶高的现象。

不仅主链上有奇偶性效应,而侧链也有奇偶性效应。

(3)高分子液晶的流变行为高分子液晶的流变行为对聚合物材料的应用影响很大。

如粘度是温度的函数,而且在某一温度下,粘度变小。

粘度对剪层影响较大在低剪切速度下,偏离牛顿流体液品的有序性降低一粘度随分子准的增加,粘度下降。

(4)液品相的转变:在一定浓度,液晶转变温度随聚合度的增长而升高。

在各向同性挤剂中,聚合物浓度下降,则相转变温度也下降。

在一定温度下,聚合度越大,则介晶相出现的临界浓度越低。

(5)液品的电光效应.所谓电光效应是指液晶在电场的作用下产生光学的变化,具体如下:相畴的形成,电场可引起向列相,液晶产生威廉姆士相畴;动态散射,液晶中的离子,交变电场作用下对液晶分子施以作用下,随电压增大而增大,当超过弹性界限时就产生湍流;宾一主相互作用液晶中存在其它各向异性分子时施加电场,两者进行相互影响的运动排列[6]。

形成高分子液晶的条件高分子液晶是一种具有特殊结构的高分子材料，具有液晶相存在的特性。

它具有很强的自组装能力和定向性，可以形成各种形态的自组装结构，如柱状、层状、球状等。

高分子液晶材料在光电领域、生物医学领域、纳米技术等领域中有广泛的应用前景。

本文将介绍形成高分子液晶的条件。

一、高分子液晶基本概念高分子液晶是一种由含有刚性基团或侧链的高分子材料，在适当条件下可以形成液晶相态，表现出类似于小分子液晶所具有的各种特殊性质和现象。

与小分子液晶相比，高分子液晶具有更多样化和可控性更强的自组装结构，能够形成更为复杂和多样化的超分子结构。

二、形成高分子液晶条件1. 高聚物链段刚性度高聚物链段刚性度是影响高分子材料能否形成液晶相态的重要因素。

通常来说，含有大量刚性链段或侧链的高分子材料更容易形成液晶相态。

例如，含有苯环、噻吩环、三嗪环等刚性基团的高分子材料，都具有很强的液晶相态形成能力。

2. 高聚物分子量高分子材料的分子量也是影响其形成液晶相态的重要因素。

通常来说，高聚物的分子量越大，其自组装结构越稳定，形成液晶相态的能力也更强。

但是过高的分子量也会导致高聚物链段之间难以自组装，从而影响其形成液晶相态。

3. 溶剂和温度溶剂和温度是影响高分子液晶形成的两个重要因素。

通常来说，在适当的溶剂中，并在一定温度范围内处理高聚物材料可以促进其形成液晶相态。

不同类型的溶剂对于不同种类的高聚物材料具有不同程度的溶解性和作用效果，在选择溶剂时需要综合考虑多种因素。

4. 配位作用配位作用在高分子液晶中起着非常重要的作用。

通过引入含有金属离子的配体或者高分子材料中含有金属离子的侧链，可以形成具有特殊结构和性质的高分子液晶材料。

这种方法不仅可以控制高分子材料的自组装结构，还可以实现高分子液晶材料的光电响应等多种性质。

5. 外场作用外场作用是指通过外加电场、磁场、光场等外界条件来影响高分子液晶自组装结构和相态。

这种方法可以在一定程度上控制高聚物链段之间的相互作用，从而实现对高分子液晶材料性质和结构的调控。

液晶态：晶态和液态之间的中间相态(部分或全部地丧失平移有序，保留取向有序)液晶：具有液晶态的物质(可以流动，拥有结晶的光学性质, 双折射效应、旋光效应)高分子液晶：具有液晶态的高分子材料，又叫聚合物液晶1888年，奥地利植物学家Reinitzer观察到胆甾醇苯甲酸酯出现了“双熔点”现象。

德国物理学家Otto Lehmann用偏光显微镜观察到了双折射现象。

1889年，将其命名为”liquid crystals(液晶,LCs）”1923年，德国化学家D. Vörlander提出了液晶高分子的科学设想，1 9 3 7 年Bawden等在烟草花叶病毒的悬浮液中观察到液晶态,1972年第一个由液晶高分子纺成的纤维商品化液晶是相态的一种，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。

人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固，较为生疏的是电浆和液晶。

液晶相要具有特殊形状分子组合才会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。

液晶的定义，现在已放宽而囊括了在某一温度范围可以实现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。

而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。

同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。

分子排列易受外场影响（电场、磁场、温度、光和声）应用1.液晶显示:•小分子液晶•高分子铁电液晶2.先进材料：(a) 结构材料:Kevlar、Xydar (b) 非线性光学材料:光信息技术（光通信、光信息处理、光信息存储、全息技术、光计算机等）高分子液晶分子排列有序，没有对称中心，具有宏观偶极矩(c) 光电子器件(分子导线、OLED、OTFT、有机太阳能电池等)具液晶性的导电高分子分子排列有序，导电性更好3. 精密温度指示材料（通过光的颜色变化）微温传感器检测正常皮肤与肿瘤皮肤温度差（1.6~2.0 C)，诊断早期肿瘤无损检测机器零件裂缝4、分子生物化学方面生物体组织由溶致性大分子液晶构成，从液晶态转变为液态导致病变。

高分子液晶姓名周翔宇张野张洪洋班级15高加331 学校常州轻工职业技术学院定义：高分子液晶属溶致性液晶、热致性液晶，其聚集状态类似于晶体又类似于液体。

分类：在一定条件下能以液晶形态存在的高分子。

与其他高分子相比，具有液晶相所特有的分子取向序和位置序；与小分子液晶相比，又有高分子量和高分子的特性。

1.按液晶的形成条件，可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致型液晶、流致型液晶等等。

2.按致晶单元与高分子的连接方式，可分为主链型液晶和侧链型液晶。

主链型液晶和侧链型液晶中根据致晶单元的连接方式不同又有许多种类型。

3.按形成高分子液晶的单体结构，可分为两亲型和非两亲型两类。

两亲型单体是指兼具亲水和亲油（亲有机溶剂）作用的分子。

非两亲型单体则是一些几何形状不对称的刚性或半刚性的棒状或盘状分子。

跟小分子相比，高分子液晶的特殊性：①热稳定性大幅度提高；②热致性高分子液晶有较大的相区间温度；③粘度大，流动行为与—般溶液显著不同。

4.按分子排列的形式和有序性分：近晶型、向列型、胆甾型结构：在常见的液晶中，致晶单元通常由苯环、脂肪环、芳香杂环等通过一刚性连接单元（X，又称中心桥键）连接组成。

构成这个刚性连接单元常见的化学结构包括亚氨基（－C=N－）、反式偶氮基（－N=N－）、氧化偶氮（－NO=N－）、酯基（－COO－）和反式乙烯基（－C=C－）等。

在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易弯曲的基团R，这个端基单元是各种极性的或非极性的基团，对形成的液晶具有一定稳定作用，因此也是构成液晶分子不可缺少的结构因素。

常见的R包括—R’、—OR’、—COOR’、—CN、—OOCR’、—COR’、—CH=CH—COOR’、—Cl、—Br、—NO2等。

性能1.高分子沸点比较高,所以其液晶产品适用温度广.2.小分子液晶由于分子结构较小,容易自由旋转,首尾颠倒,形成我们常说的晶液态,会造成性能不稳定.3.电场通过时,高分子的大分子基团会形成一定的阻抗作用,就是‚格里格拉现象‛,这些阻抗作用会使调节更加精确,误差更小.应用：（一）高强度高模量材料；（二）在数字及图像显示方面的应用；（三）在信息储存方面的应用；（四）温度的显示；（五）气体的检测；（六）浅层肿瘤的诊断；（七）生物性液晶高分子。

第九章液晶高分子第一节概述一、高分子液晶的进展史人们早已熟知液晶本身和液晶在电子显示器件方面、非线性光学方面的应用。

液晶显示的腕表、计算器、笔记本电脑和高清楚度彩色液晶电视都已做生意品化，液晶的商业用途多大百余种，各类商品多达数千种，它使显示等技术领域发生重大的革命性转变。

液晶的科学史已愈百年，液晶现象是1888年奥地利植物学家Reinitzer在研究胆甾醇苯甲酯时第一观看到的。

他发觉，当该化合物被加热时，在145℃和179℃时有两个灵敏的“熔点”。

在145℃时，晶体转变成混浊的各向异性的液体，继续加热至179℃时，体系又进一步转变成透明的各向同性的液体，而处于145℃和179℃之间的液体部份保留了晶体物质分子的有序排列，因此被称为“动的晶体”或“结晶的液体”。

1889年，德国科学家正式将处于这种状态的物质命名为“液晶”。

尔后，很多人对液晶的研究和进展作出了重要奉献。

Friedle确立了液晶的概念及分类，即液晶是集液体和晶体二重性质为一体的物质。

Wiener等进展了液晶的双折射理论。

Bose提出了液晶的相态理论。

Grandiean等研究了液晶分子的取向机理及其结构。

1908年德国化学家Vorlande:提出了第一个关于液晶化合物的体会法那么：能产生液晶态的化合物，其分子应尽可能成直线状。

Vorlander法那么成了那时设计和合成液晶化合物的依据。

1923年，Vorlander在其论文中提出了高分子液晶的假想，他以为：只要还能熔化，而又不发生分解，液晶分子不存在长度的限制。

假设干年后，直到1937年Brawden和Pirie在研究烟草花叶病毒的悬浮液时，发觉其悬浮液具有液晶的特性，这是人们第一次发觉生物高分子的液晶特性。

其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶。

1956年，Flory将其闻名的格子理论用来处置溶致型高分子液晶体系，推导出了刚性或半刚性聚合物溶液的液晶相显现的临界浓度。

功能高分子——高分子液晶材料高分子液晶材料是一种由高分子化合物组成的材料，具有液晶相特性的特殊分子结构和性质。

由于高分子液晶材料具有优异的物理、化学和光学性能，广泛应用于光电显示、光学器件、生物医学、纳米技术等领域。

本文将重点介绍高分子液晶材料的特性、合成方法以及应用前景。

高分子液晶材料的特性主要包括以下几个方面。

首先，高分子液晶材料具有高的机械强度和化学稳定性，可以在广泛的环境下使用。

其次，高分子液晶材料具有自组装性能，可以形成有序排列的分子结构，展示出特殊的液晶相。

此外，高分子液晶材料还具有优异的导电、发光、感光等性能，可广泛应用于光电显示和光学器件领域。

高分子液晶材料的合成方法主要有两种。

一种是通过聚合反应合成高分子液晶材料，包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等反应方式。

另一种方法是通过高分子功能化合成高分子液晶材料，即在已有的高分子链上引入液晶基团或共聚物中含有液晶单体。

合成高分子液晶材料需要考虑合成的效率、纯度和控制精度等方面的问题。

高分子液晶材料的应用前景十分广阔。

首先，在光电显示领域，高分子液晶材料可以应用于液晶显示器、有机发光二极管（OLED）等设备的制备。

其次，在光学器件领域，高分子液晶材料可以应用于光电调制器、偏振器、光纤等设备的制造。

此外，高分子液晶材料还可以应用于生物医学领域，如用于组织工程材料、药物传递系统等方面的研究。

总之，高分子液晶材料以其独特的性能和结构在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。

随着科技的进步和社会的发展，高分子液晶材料在光电显示、光学器件、生物医学等领域的应用前景将进一步拓展，有望在未来的科学研究和工业生产中得到更广泛的应用。

高分子液晶的制备和性能研究高分子液晶是一种具有特殊结构和性质的高分子材料，其在液晶显示、光电子器件、生物医学等领域有着广泛应用。

本文将对高分子液晶的制备和性能研究进行探讨。

一、高分子液晶的制备高分子液晶可以通过两种方法制备：一种是在液晶相区中合成高分子液晶，另一种是通过自组装方式制备高分子液晶。

1.液晶相区中合成高分子液晶通过化学反应在液晶相区中合成高分子液晶是制备高分子液晶的主要方法之一。

常见的包括缩聚反应、偶联反应、主链液晶聚合和侧链液晶聚合等方法。

其中侧链液晶聚合是一种常见的方法，它可以使高分子链的侧链出现液晶结构，进而形成高分子液晶。

具体合成过程是：首先合成含有液晶基团的单体，然后通过聚合反应合成高分子液晶。

2.自组装方式制备高分子液晶自组装方式制备高分子液晶是利用高分子分子链之间的作用力使分子链排列成液晶结构。

常见的自组装方式有溶液自组装法、熔融自组装法和气相自组装法。

溶液自组装法是通过在溶液中加入合适的低分子液晶物质来诱导高分子链的自组装形成液晶结构。

熔融自组装法是将高分子加热到熔融状态，然后使分子链自组装成液晶结构。

气相自组装法是通过在高温和高压下使高分子链自组装成液晶结构。

二、高分子液晶的性能研究高分子液晶具有一系列独特的性质，如机械强度高、自组装形成有序结构、光学性能优异等。

因此，研究高分子液晶的性能具有重要意义。

1.机械性能高分子液晶的机械性能对其在工业上的应用非常重要。

研究发现，高分子液晶的机械强度随着聚合度的提高而提高，同时，加入液晶结构的侧链能够使高分子液晶的机械强度更高。

2.光学性能高分子液晶具有优异的光学性能。

通过改变侧链的取代基、液晶基团的取代基和碳氢链长度等参数，可以控制高分子液晶的光学性能。

例如，将含有双键的基团引入到侧链中，可以使高分子液晶具有较大的折射率差，从而提高工业上的应用。

3.导电性能利用液晶分子链排列的有序性，可以使高分子液晶具有优异的导电性能。

通过改变侧链的电子传导性质，可以改善高分子液晶的导电性能。