铁电性高分子材料 陈立进
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1、高分子液晶材料 铁电液晶高分子材料2012级应用化学1班 陈立进222012316210010一、高分子液晶材料概述1.液晶 兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态 液晶态;处于这种状态下的物质液晶liquid crystals。主要特征:其聚集状态在一定程度上既类似于晶体，分子呈有序排列；又类似于液体，有一定的流动性。一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料 定义：某些液晶分子可连接成大分子，或者可通过官能团的化学反应连接到高分子骨架上。这些高分子化的液晶在一定条件下仍可能保持液晶的特征，就形成高分子液晶。 一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料 高分子液晶的结构比较复杂，因此分类方法很多，
2、常见的可分类如下： a.根据刚性部分在分子中的相对位置和连接次序，可将其分成主链型高分子液晶和侧链型高分子液晶。 b.根据刚性分子链堆砌所形成的物理结构，可分为三种织态结构：即向列型液晶、近晶型液晶和胆甾型液晶 c.按液晶的形成条件，可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致型液晶等等。一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料致晶单元与高分子链的连接方式致晶单元与高分子链的连接方式液晶类型液晶类型结构形式结构形式名称名称主链型主链型纵向型纵向型垂直型垂直型星型星型盘型盘型混合型混合型一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料致晶单元与高分子链的连接方式致晶单元与高分子链的连接方式支链型支链型多盘型多盘型
3、树枝型树枝型一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料侧链型侧链型梳型梳型多重梳型多重梳型盘梳型盘梳型腰接型腰接型结合型结合型网型网型一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料 特点： a. 取向方向的高拉伸强度和高模量 与柔性链高分子比 较，分子主链或侧链带有介晶基元的液晶高分子，最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向。因而即使不添加增强材料，也能达到甚至超过普通工程材料用百分之十几玻纤增强后的机械强度，表现出高强度高模量的特性。如Kevlar的比强度和比模量均达到钢的十倍。 b.突出的耐热性 由于液晶高分子的介晶基元大多由芳环构成，其耐热性相对比较突出。 一、高分子液晶材料概述2.高分子液
4、晶材料 特点： c.很低的热膨胀系数 由于具有高的取向序，液晶高分子在其流动方向的膨胀系数要比普通工程塑料低一个数量级，达到一般金属的水平，甚至出现负值。 d.优异的阻燃性 液晶高分子分子链由大量芳环构成，除了含有酰肼键的纤维而外，都特别难以燃烧，燃烧后产生炭化，表示聚合物耐燃烧性指标极限氧指数(LOI)相当高。一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料 应用：人工合成的高分子液晶问世至今仅70年左右，因此是一类非常“年轻”的材料，应用尚处在不断开发之中。 a.制造具有高强度、高模量的纤维材料 高分子液晶在其相区间温度时的粘度较低，而且高度取向。纺丝可节省能耗，而且可获得高强度、高模量的纤维(K
5、evlar纤维)。一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料b.分子复合材料 上世纪70年代末，美国空军材料实验室的哈斯曼（G. Husman）首先提出了“分子复合材料” 。指材料在分子级水平上的复合从而获得不受界面性能影响的高强材料。也叫“自增强材料”。将具有刚性棒状结构的主链型高分子液晶材料分散在无规线团结构的柔性高分子材料中，即可获得增强的分子复合材料。 一、高分子液晶材料概述2.高分子液晶材料c.高分子液晶显示材料d.精密温度指示材料和痕量化学药品指示剂e.信息贮存介质二、铁电性高分子液晶 小分子液晶用作显示材料已经十分普遍。高分子液晶材料针对显示器件要求的各种参数基本上都能满足，唯独响
6、应速度未能达到要求。目前高分子液晶的响应速度为毫秒级的水平，而显示材料要求的响应速度为微秒级。 1975年，Meyer等人从理论和实践上证明了手性近晶型液晶（Sc*型）具有铁电性。这一发现的现实意义是将高分子液晶的响应速度一下子由毫秒级提高到微秒级，基本上解决了高分子液晶作为图像显示材料的显示速度问题。液晶显示材料的发展有了一个突破性的进展。铁电性铁电性. ferroelectricity. . ferroelectricity. 某些某些非导电晶体或电介质自发产生电极非导电晶体或电介质自发产生电极化的性质，极化方向随外加电场的化的性质，极化方向随外加电场的方向而改变。方向而改变。 二、铁电性
7、高分子液晶 谓液晶铁电性，是指铁电性液晶在电场(或磁场)作用下其极化方向发生改变的特性。铁电性液晶分子除具有营通向列相、近晶相分子所具有的刚性骨架外，其显著特点在于分子内存在着不对称中心，且在相变中出现Sc*相中，分子具有偶极距，长轴方向上的偶极矢量不为零。一般来说，形成铁电性高分子液晶要满足以下几个条件： 分子中必须有不对称碳原子，而且不是外消旋体； 必须是近晶型液晶，分子倾斜排列成周期性螺旋体，分子的倾斜角不等于零， 分子必须存在偶极矩，特别是垂直于分子长轴的偶极矩分量不等于零； 自发极化率值要大。二、铁电性高分子液晶 倾角保持一 定 , 分子的长轴方向或方位角在每一层中以 一定的角度旋转
8、 , 形成螺旋结构 。 垂直于长轴方向的极化在每 一层中朝着平行于层面的方向逐层旋转 , 这就是最初争论是否应将它称为铁电体的原因 。 由于在同 一层中分子的极化方向是一致的 , 或者 用混合物方法将螺距变 为无限大而形成净自发极化 , 铁电体的存在是无庸置疑的。目前已发现有9种近晶型液晶具有铁电性，即Sc*、SI*、SF*、SJ*、SG*、SK*、SH*、SM*、SO*,但其中以SC*型的响应速度最快，所以一般所称的铁电性高分子液晶主要是指SC*型液晶。二、铁电性高分子液晶 1.铁电性高分子液晶基本结构中央是骨架部 ( 液晶核 ) , 一侧是烷基或烷氧基末端基 , 另一侧是间隔基 , 它将液
