香蕉形向列相液晶液滴纹理与相变温度

郭金坤 裴东兴

【摘 要】 CB7CB由于其香蕉形的分子结构，易于形成稳定的弯曲形变，利用弯电效应，非常有前景应用于发电领域。之前的研究已经对其性能做了充分的研究，本文中首次观察了不同相态下香蕉形分子液晶液滴的纹理结构，由于其弯曲形状产生了特殊的扭曲弯曲向列相，但未观察到理论中推测的特殊相错结构。在不同的相态下其液滴纹理有显著差异，各相态相变过程可逆且温度上升和下降形程中相变温度有滞回现象。

【关键词】 香蕉形向列相液晶  液晶液滴纹理  液晶相变温度

分子的形状会影响分子间吸引和排斥力的大小，从而改变整体相态的性质。现已发现的向列相基态一共有单轴，双轴，螺旋形和蓝相等四种。扭曲弯曲向列相（twist-bend nematic）态从本质上属于一种新型的非手征形分子的向列相基态。CB7CB由于其香蕉状的分子结构，不同于常见的棒状和碟状分子结构，可以形成这种相态。

1 实验

本实验采用CB7CB液晶，该液晶在常温下为白色粉末形态，其分子结构如图1所示，由一对刚性单体通过奇数个碳键连接而成。将CB7CB混合于甘油溶液中，利用含有热载台（THMSG600）的十字偏光显微镜（NIKON LV100）观测其液滴纹理，用TMS94温度控制器调节热载台温度，升温和降温速度均设定为一度每分钟。观察液滴的直径为120微米。

2 结果与分析

本实验观察温度范围为20～140度，观察到CB7CB呈4个相态（如图2所示）。其温度上行过程中，在室温状态下，液晶呈晶体态，其形状为不规则椭球形。增加温度后，在102度开始融化，液滴形状变为规则球体，相态变为扭曲弯曲向列相，呈现部分光双折射特征，在十字偏振光下可以观察到其纹理。继续上升温度到116度后，相变到向列相纹理，十字光下有光强度明显增强，平光下观察到球内由浑浊状态逐渐清晰并观察到球体内有大量液滴产生。可以预测该液泡为液滴内外分子交换现象，甘油分子传递到液晶液滴内部造成。温度升高到127度后，平光下液滴纹理突然模糊后瞬间转变为透明态，液晶转变为各向同性状态，十字光下不再观察到双折射现象（图2c）。温度下行行程中，观察到相变温度与上行形成有3到4度的温差存在，有滞回现象，其相变温度分别为112度、124度。

3 结语

本文观察到CB7CB液晶液滴呈晶体态，扭弯曲向列相，向列相和各向同性相态。在不同的相态下其液滴纹理有显著差异，各相态相变过程可逆且温度上升和下降形程中相变温度有滞回现象。

参考文献

[1]姚丹姝，王娜，何晓智，张宝砚.以硝基为端基的香蕉形液晶的合成与性能.功能材料，2012（7）.

[2]陈兰莉.手性香蕉形液晶在结晶过程中的分形特性.南阳理工学院学报，2009（05）.

[3]詹茂盛，李晓东，王凯.∧形液晶材料的研究进展.2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（上册）.

[4]张群.弓形液晶分子的合成.山东大学.硕士论文.2009.

[5]沈冬，蔡良珍，沈晶伟.香蕉形非手性铁电（反铁电）液晶.液晶与显示，2003（12）.