Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Пределы: Метод. указ./ Составители: С.Ф. Гаврикова, И.В. Касымова.–Новокузнецк: ГОУ ВПО «СибГИУ», 2003 (0)
(Методические материалы)

Значок файла Салихов В.А. Основы научных исследований в экономике минерального сырья: Учеб. пособие / СибГИУ. – Новокузнецк, 2004. – 124 с. (0)
(Методические материалы)

Значок файла Дмитрин В.П., Маринченко В.И. Механизированные комплексы для очистных работ. Учебное посо-бие/СибГИУ - Новокузнецк, 2003. – 112 с. (0)
(Методические материалы)

Значок файла Шпайхер Е. Д., Салихов В. А. Месторождения полезных ископаемых и их разведка: Учебное пособие. –2-е изд., перераб. и доп. / СибГИУ. - Новокузнецк, 2003. - 239 с. (0)
(Методические материалы)

Значок файла МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ Для студентов специальности "Металлургия цветных металлов" (0)
(Методические материалы)

Значок файла Учебное пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Управление производством» Специальность «Металлургия черных металлов» (110100), специализация «Электрометаллургия» (110103) (0)
(Методические материалы)

Значок файла Контрольные задания по математике для студентов заочного факультета. 1 семестр. Контрольные работы №1, №2, №3/Сост.: С.А.Лактионов, С.Ф.Гаврикова, М.С.Волошина, М.И.Журавлева, Н.Д.Калюкина : СибГИУ. –Новокузнецк, 2004.-31с. (0)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Механика анизотропных жидкостей. А. Г. Калугин

1. Основные типы жидких кристаллов
К наиболее изученным следует отнести модели нематических
(НЖК, от греческого "нема"- нить) и смектических (СЖК, от
греческого "смегма"- мыло) жидких кристаллов1) [17]. Нема-
тической жидкокристаллической фазой обычно обладают ве-
щества, состоящие из сильно вытянутых молекул или плоских
молекул, которые при определенных условиях объединяются в
столбчатые структуры. Типичный представитель этого класса
веществ – 4-метоксибензолиден-4´-бутиланилина (МББА), в ос-
нове молекулы которого лежат два бензольных кольца, по фор-
ме похожи на жесткие стержни диаметром порядка 0,5 нм и
длиной 2 нм с относительно короткой концевой цепью. Мезофа-
за этого вещества существует в интервале от 16 – 210 С до 39
– 470 C в зависимости от чистоты образца. Молекулы вещества
в нематическом состоянии сохраняют только ориентационный
порядок длинных осей молекул, позиционный порядок центров
тяжести молекул отсутствует.
Таким образом, если каждой молекуле приписать единич-
ный вектор l, направленный вдоль ее длинной оси, то можно
определить новый параметр – вектор d, обычно называемый
в литературе директором, характеризующий среднее направ-
ление векторов l в рассматриваемой частице сплошной среды,
полагая Здесь <> означают осреднение по всем молекулам или струк-
турным единицам, составляющим частицу среды такого веще-
ства (рис. 1). При этом у всех известных одноосных ЖК на-
правления d и −d с физической точки зрения эквивалентны. Во
многих статьях и монографиях вектор ориентации обозначают
n, однако это не всегда удобно в силу существующей тради-
ции обозначать таким образом единичную внешнюю нормаль. В
данной работе будет использоваться система обозначений, пред-
ложенная Лесли [39,40].
Кроме этого, обычно рассматривается также так называе-
мый тензорный параметр порядка Q, компоненты которого в декартовой системе координат равны

характеризующий среднее отклонение молекул от направления,
задаваемого директором, где di – компоненты вектора d, δij –
символ Кронекера (i, j = 1, 2, 3), θ – угол между директором и
длинной осью молекулы. Однако, если изучать НЖК в состо-
яниях, далеких от точек фазовых переходов, то параметр по-
рядка Q считается быстроустанавливающейся переменной [19],
которая определяется давлением и температурой и может быть
исключена из последующего рассмотрения в гидродинамиче-
ских задачах.
У веществ, образующих холестерическую мезофазу или хо-
лестериков, отсутствует позиционный порядок центров тяже-
сти молекул, при этом их молекулы не имеют центра симмет-
рии и в силу хиральной1) симметрии молекул имеется винтовая
ориентационная структура с шагом порядка 100 нм: молеку-
лы располагаются параллельно друг другу в каждом из парал-
лельных слоев, но поворачиваются на определенный угол при
переходе от слоя к слою (рис. 2). К жидким кристаллам с холе-
стерической мезофазой относятся, например, сложные эфиры
холестерина, которые дали название этому классу веществ.

Другая распространенная модель жидких кристаллов – так
называемые смектические жидкие кристаллы или смектики.
Смектическая фаза характерна для веществ, состоящих из мо-
лекул, образующих слои. При этом сами молекулы, как прави-
ло, вытянуты или сплющены и обладают эффектом притяже-
ния друг к другу, за счет чего и образуются слои из вытянутых
и столбики из сплющенных молекул. Слои могут свободно про-
скальзывать относительно друг друга, при этом сами они ве-
дут себя как жидкие или упругие гибкие пленки. В смектиках
директор d задает направление нормали к слою. В зависимо-
сти от симметрии расположения и ориентации молекул внут-
ри слоев различают несколько основных типов смектиков [17].
Так смектики А обладают следующими характеристиками: сло-
истая структура с толщиной слоев, близкой к длине молекул,
каждый слой представляет собой двумерную жидкость, а систе-
ма является оптически одноосной, с оптической осью, перпен-
дикулярной плоскости слоев, с полной симметрией вращений
и отражений относительно этой оси. На рис. 3 показана схема
расположения молекул смектика А.

Смектики С отличаются от смектиков А оптической двуос-
ностью. Схематически это можно интерпретировать как нали-
чие ненулевого угла между нормалью к слою и средним направ-
лением осей молекул в слое (рис. 4).
Известны также смектики C∗, когда при добавлении к смек-
тику С оптически активных молекул, направление наклона начинает прецессировать вокруг нормали к слоям и возникает
спиральная конфигурация.
У смектиков В слои уже не являются двумерными жидко-
стями и они не очень гибкие. Фактически такие вещества мож-
но представлять себе как колоду карт, когда отдельные карты
могут достаточно свободно проскальзывать относительно друг
друга. При этом смектики В обладают подгруппами, примеры
которых наблюдаются в природе и которые можно назвать BA
(молекулы перпендикулярны слоям) и BC (молекулы наклоне-
ны к плоскости слоя).
Фактически упорядоченность молекул возрастает от нема-
тиков (N) или холестериков к смектикам В. Известны вещества,
у которых наблюдается несколько жидкокристаллических фаз,
например тетрафтал-бис-(n-бутиланилин) (ТББА), у которого
существуют следующие фазы:

тропные и лиотропные. Термотропные жидкие кристаллы об-
разуются при нагревании твердых кристаллов или охлаждении
изотропной жидкости и существуют в определенном темпера-
турном интервале. Температурный интервал существования ме-
зофаз зависит от вещества и может находится как при низких (
от −600 C), так и при высоких температурах (до 4000 C), напри-
мер, МББА относится к типичным термотропным кристаллам.
Лиотропные жидкие кристаллы получаются при растворе-
нии твердых органических веществ в определенных растворите-
лях. Например, водные растворы мыл, полипептидов, липидов,
белков, ДНК, ряда вирусов образуют при некоторых концен-
трациях и температурах жидкокристаллические фазы.
Системы типа мыло-вода представляют собой растворы так
называемых амфифильных соединений. У молекул таких ве-
ществ имеются две части, одна из которых (полярная головка)
обладает дипольным электрическим моментом и растворима в
воде, но не растворима в углеводородах, а вторая (углеводо-
родная цепочка), наоборот, нерастворима в воде. Такая избира-
тельность приводит к возникновению слоистых фаз в водных
растворах, в которых полярные головки амфифильных молекул обращены к водным прослойкам, а углеводородные цепочки
– друг к другу, образуя бислои. При этом такие вещества могут
образовывать как пленки, то есть относиться к типу смектиче-
ских жидких кристаллов (рис. 5), так и цилиндрические или
сферические структуры, образуя при этом нематическую фазу
(рис. 6) [28].



Размер файла: 491.17 Кбайт
Тип файла: pdf (Mime Type: application/pdf)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров