香蕉形向列相液晶液滴紋理與相變溫度

郭金坤 裴東興

【摘 要】 CB7CB由于其香蕉形的分子結構，易于形成穩定的彎曲形變，利用彎電效應，非常有前景應用于發電領域。之前的研究已經對其性能做了充分的研究，本文中首次觀察了不同相態下香蕉形分子液晶液滴的紋理結構，由于其彎曲形狀產生了特殊的扭曲彎曲向列相，但未觀察到理論中推測的特殊相錯結構。在不同的相態下其液滴紋理有顯著差異，各相態相變過程可逆且溫度上升和下降形程中相變溫度有滯回現象。

【關鍵詞】 香蕉形向列相液晶 ?液晶液滴紋理 ?液晶相變溫度

分子的形狀會影響分子間吸引和排斥力的大小，從而改變整體相態的性質。現已發現的向列相基態一共有單軸，雙軸，螺旋形和藍相等四種。扭曲彎曲向列相（twist-bend nematic）態從本質上屬于一種新型的非手征形分子的向列相基態。CB7CB由于其香蕉狀的分子結構，不同于常見的棒狀和碟狀分子結構，可以形成這種相態。

1 實驗

本實驗采用CB7CB液晶，該液晶在常溫下為白色粉末形態，其分子結構如圖1所示，由一對剛性單體通過奇數個碳鍵連接而成。將CB7CB混合于甘油溶液中，利用含有熱載臺（THMSG600）的十字偏光顯微鏡（NIKON LV100）觀測其液滴紋理，用TMS94溫度控制器調節熱載臺溫度，升溫和降溫速度均設定為一度每分鐘。觀察液滴的直徑為120微米。

2 結果與分析

本實驗觀察溫度范圍為20～140度，觀察到CB7CB呈4個相態（如圖2所示）。其溫度上行過程中，在室溫狀態下，液晶呈晶體態，其形狀為不規則橢球形。增加溫度后，在102度開始融化，液滴形狀變為規則球體，相態變為扭曲彎曲向列相，呈現部分光雙折射特征，在十字偏振光下可以觀察到其紋理。繼續上升溫度到116度后，相變到向列相紋理，十字光下有光強度明顯增強，平光下觀察到球內由渾濁狀態逐漸清晰并觀察到球體內有大量液滴產生。可以預測該液泡為液滴內外分子交換現象，甘油分子傳遞到液晶液滴內部造成。溫度升高到127度后，平光下液滴紋理突然模糊后瞬間轉變為透明態，液晶轉變為各向同性狀態，十字光下不再觀察到雙折射現象（圖2c）。溫度下行行程中，觀察到相變溫度與上行形成有3到4度的溫差存在，有滯回現象，其相變溫度分別為112度、124度。

3 結語

本文觀察到CB7CB液晶液滴呈晶體態，扭彎曲向列相，向列相和各向同性相態。在不同的相態下其液滴紋理有顯著差異，各相態相變過程可逆且溫度上升和下降形程中相變溫度有滯回現象。

參考文獻

[1]姚丹姝，王娜，何曉智，張寶硯.以硝基為端基的香蕉形液晶的合成與性能.功能材料，2012（7）.

[2]陳蘭莉.手性香蕉形液晶在結晶過程中的分形特性.南陽理工學院學報，2009（05）.

[3]詹茂盛，李曉東，王凱.∧形液晶材料的研究進展.2012年全國高分子材料科學與工程研討會學術論文集（上冊）.

[4]張群.弓形液晶分子的合成.山東大學.碩士論文.2009.

[5]沈冬，蔡良珍，沈晶偉.香蕉形非手性鐵電（反鐵電）液晶.液晶與顯示，2003（12）.