Презентация "Применение жидких кристаллов" по физике – проект, доклад

«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

Источники:

Сонин А.С. – «Кентавры природы». Браун Г., Уолкен Дж. – «Жидкие кристаллы и биологические структуры». Титов В.В., Севостьянов В.П., Кузьмин Н.Г., Семенов А.М. – «Жидкокристаллические дисплеи: строение, синтез, свойства жидких кристаллов "Микровидеосистемы"». Блинов Л.М . – «Электрооптические свойсва жидких кристаллов».