Применение хидких кристалов в промышленности

Жидкие кристаллы (сокращённо ЖК) — вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и твердых тел (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определенным образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. По типу ЖК обычно разделяют на три большие группы: нематики, смектики и холистерики.

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. Однако, учёные не обратили особого внимания на необычные свойства этих жидкостей. Долгое время физики и химики в принципе не признавали жидких кристаллов, потому что их существование разрушало теорию о трёх состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном. Ученые относили жидкие кристаллы то к коллоидным растворам, то к эмульсиям. Научное доказательство было предоставлено профессором Страсбургского университета Отто Леманном (нем. Otto Lehmann) после многолетних исследований, но даже после появления в 1904 году написанной им книги «Жидкие кристаллы», открытию не нашлось применения.
В 1963 г. американец Дж. Фергюсон (англ. James Fergason) использовал важнейшее свойство жидких кристаллов — изменять цвет под воздействием температуры — для обнаружения не видимых простым глазом . После того как ему выдали патент на изобретение, интерес к жидким кристаллам резко возрос.
В 1965 г. в США собралась Первая международная конференция, посвященная жидким кристаллам. В 1968 г. американские учёные создали принципиально новые для систем отображения информации. Принцип их действия основан на том, что молекулы жидких кристаллов, поворачиваясь в электрическом поле, по-разному отражают и пропускают свет. Под воздействием напряжения, которое подавали на проводники, впаянные в экран, на нём возникало изображение, состоящее из микроскопических точек. И всё же только после 1973 г., когда группа английских химиков под руководством Джорджа Грея (англ. George William Gray) синтезировала жидкие кристаллы из относительно дешевого и доступного сырья, эти вещества получили широкое распространение в разнообразных устройствах.

ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ

Дефекты в реальном кристалле можно разделить на химические примеси, нестехиометрию состава и собственно дефекты решетки. По Ван – Бюрену , все дефекты можно разделить на:
1 нульмерные, или точечные, дефекты, к которым относятся вакансии, межузельные атомы, сочетания этих дефектов, центры окраски и т.п.;
2 одномерные, или линейные, дефекты-дислокации;
3 двумерные, или поверхностные, дефекты: границы зерен и двойников, межфазные границы, страты роста, границы зон роста;
4 трехмерные, или объемные, дефекты: лакуны (пустоты), включения второй фазы и т.д. Самые общие несовершенства в кристаллах

Точечные дефекты Точечным (нульмерным) дефектом называется искажение структуры, малое во всех трех измерениях
Точечные дефекты подразделяются на собственные и примесные. К собственным дефектам относятся вакансии (дефекты Шоттки) и междоузельные атомы, френкелевские пары (вакансия+междоузельный атом).
Основные несовершенства конечного кристалла 6 также небольшие комплексы упомянутых дефектов. Концентрация точечных дефектов, присутствующих в кристалле, имеет максимум в точке плавления и уменьшается с понижением температуры.
Вакансия – это узел решетки, в котором отсутствует атом или ион. В чисто ионных кристаллах условие нейтральности требует равного количества анионных и катионных вакансий. Пара вакансий разных знаков получила название дефекта Шоттки
Сочетание вакансии и межузельного атома называют дефектом Френкеля

Примесные дефекты – это атомы (ионы) примесного элемента в позиции замещения или внедрения по отношению к атомам основного элемента.
Линейные дефекты (дислокации, цепочки вакансий, межузельных атомов и т. д.) – это нарушения структуры, малые в двух измерениях, но сравнительно протяженные в третьем. Главную роль среди дефектов этого вида играют дислокации, основными типами которых являются краевая и винтовая дислокации.
Винтовая дислокация обеспечивает неисчезающую ступеньку для спирального роста за счет сдвига одной части кристаллов относительно другой
Поверхностные дефекты Плоские (двумерные) дефекты – это границы кристаллических зерен и двойников, межфазные границы, дефекты упаковок.
Дефект упаковки – нарушение последовательности слоев плотнейшей упаковки шаров.

Двойниковые границы. Двойник - это кристаллический комплекс, две части которого соединяются либо двойниковой поверхностью, либо двойниковой осью
Вицинали - очень пологие возвышенные участки над основной гранью. Они представляют собой либо грани с весьма сложными индексами, либо ограничены кривыми поверхностями полностью или частично
Объемные (трехмерные) дефекты. Объемные дефекты – нарушения структуры, включающие в себя макроскопические ассоциации точечных дефектов (поры, пустоты, включения группировок частиц другой фазы, кристаллические и жидкие включения и т. п.).