Жидкие кристаллы

Введение
История открытия
Виды кристаллов и классификация,
Основные свойства ЖК и возможность управлять ими.
Применение
Развитие и применение ЖК в будущем
Заключение
Источники

Жидкие кристаллы (сокращённо ЖК ) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе).

Жидкокристаллическое (мезоморфное) состояние вещества

История открытия жидких кристаллов
Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер. Он обратил внимание, что у кристаллов холестерилбензоата и холестерилацетата было две точки плавления и, соответственно, два разных жидких состояния — мутное и прозрачное.
Ф. Рейнитцер

Виды жидких кристаллов
Термотропные ЖК, образующиеся в результате нагревания твердого вещества и существующие в определенном интервале температур и давлений.
Лиотропные ЖК, которые представляют собой двух или более компонентные системы, образующиеся в смесях стержневидных молекул данного вещества и воды (или других полярных растворителей). Эти стержневидные молекулы имеют на одном конце полярную группу, а большая часть стержня представляет собой гибкую гидрофобную углеводородную цепь. Такие вещества называются амфифилами.

Текучесть ЖК
Шлирен-текстура в нематических жидких кристаллах

В зависимости от вида упорядочения осей молекул жидкие кристаллы разделяются на
Нематические
Смектические
Холестерические
Разновидности Термотропных ЖК

Смектические жидкие кристаллы
Схематическое изображение жидкого кристалла в смектической фазе

Нематические жидкие кристаллы.
Схематическое изображение нематического жидкого кристалла.

Холестерические жидкие кристаллы

Свойства ЖК
Жидкий кристалл обладает свойствами и жидкости, и кристалла:
Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен.
Он обладает свойством, характерным для кристаллов - упорядочиванием в пространстве молекул, образующих кристалл.
Не имеют жёсткую кристаллическую решётку.
Наличие порядка пространственной ориентации молекул
Осуществление более сложного ориентационного порядка молекул, чем у кристаллов.

Упругость жидкого кристалла
Оптические наблюдения дали значительное количество фактов о свойствах жидкокристаллической фазы, которые необходимо было понять и описать. Одним из первых достижений в описании свойств жидких кристаллов, как уже упоминалось во введении, было создание теории упругости жидких кристаллов. В современной форме она была в основном сформулирована английским ученым Ф. Франком в пятидесятые годы.

Флексоэлектрический эффект
Открытие флексоэлектрического эффекта было сделано американским физиком Р. Мейером в 1969 году.

Как управлять жидкими кристаллами
Электрооптическая ячейка типа "сандвич" с планарной ориентацией молекул (а) и схемы расположения молекул жидких кристаллов в ячейке: б - гомеотропная и в - твист-ориентация. 1 - слой жидкого кристалла. 2 - стеклянные пластинки, 3 - токопроводящий слой, 4 - диэлектрическая прокладка, 5 - поляризатор, 6 - источник электрического напряжения.

Схема работы ЖК-индикатора на твист-эффекте: а — до включения электрического поля, б — после включения поля, в — семисегментной буквенно-цифровой электрод, управляемый электрическим полем.

Применение жидких кристаллов
1. Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций.
Цифровой ЖК индикатор температуры выхлопных газов
Цветной графический индикатор изменения температуры и влажности.

2. Применение в ЖК в медицине: термометры, приборы для лечения и диагностики.
ЖК-медицинский термометр
Прибор низкочастотной терапии «Радиус-01»
жидкокристаллический индикатор
(в интенсивной терапии, реанимации)

3. С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары́ вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы уфи.
Измеритель параметров окружающей среды

4. Самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная техника. От первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном прошло лишь несколько лет. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя меньшее количество энергии.
ЖК монитор
ЖК циферблат

5. Широкое применение ЖК получили в сферах промышленного производства, а так же в ювелирном деле. Некоторое время тому назад необычной популярностью в США пользовалась новинка ювелирного производства, получившая название “перстень настроения”. За год было продано 50 миллионов таких перстней.

..\..\..\monitor.jpg
6. Применение ЖК в транспорте, в радиолокационных измерительных приборах, дисплеях.
радиолокационный измеритель скорости «ВИЗИР».
Жидкокристаллический дисплей
в автомобиле

Специальная плёнка с жидкими кристаллами, которые меняют цвет в магнитном поле
Специальная плёнка с жидкими кристаллами, которые меняют цвет в магнитном поле, которая наносится на дисплеи

Будущее применение
жидких
кристаллов