Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Ориентационная релаксация и диэлектрические свойства нематических жидких кристаллов во вращающихся магнитных полях

Диссертация: Ориентационная релаксация и диэлектрические свойства нематических жидких кристаллов во вращающихся магнитных полях
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Автор защищает: разработанную методику измерения диэлектрических параметров НЖК в ротационном магнитном поле на частоте ВЧ поля 1 МГц в анизотропной и изотропной фазах. Результаты экспериментальных исследований диэлектрических свойств НЖК Н-8 в статических и переменных магнитных полях (В=0,3 Тл) на частоте 1 МГц в зазоре 2 -10−3 м в температурном интервале от 293,3 до 321,6 К. Результаты анализа… Читать ещё >

Ориентационная релаксация и диэлектрические свойства нематических жидких кристаллов во вращающихся магнитных полях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 10. бзор экспериментальных и теоретических результатов исследований диэлектрической проницаемости и электропроводности в нематических жидких кристаллах
    • 1. 1. Диэлектрическая проницаемость в ориентированных жидких кристаллах
    • 1. 2. Релаксация диэлектрической проницаемости в ориентированных жидких кристаллах
    • 1. 3. Нематические жидкие кристаллы во вращающемся магнитном поле
    • 1. 4. Электропроводность нематических жидких кристаллов
    • 1. 5. Постановка задачи, выбор объекта и метода исследования
  • Глава 2. Экспериментальная установка и методика измерений
    • 2. 1. Установка для исследования диэлектрических свойств жидких кристаллов в ротационных магнитных полях
      • 2. 1. 1. Блок- схема установки
      • 2. 1. 2. Радиотехническая часть
      • 2. 1. 3. Магнитомеханическая часть
      • 2. 1. 4. Измерение электроемкости и электропроводности
    • 2. 2. Расчет действительной и мнимой части диэлектрической проницаемости нематических жидких кристаллов
    • 2. 3. Оценка погрешности измерений
    • 2. 4. Контрольные измерения
  • Глава 3. Результаты экспериментальных исследований
    • 3. 1. Температурные зависимости электроемкости и электропроводности
    • 3. 2. Угловые зависимости электроемкости и электропроводности
    • 3. 3. Электроемкость во вращающемся магнитном поле
    • 3. 4. Электропроводность во вращающемся магнитном поле
    • 3. 5. Переходные процессы при включении магнитного поля
  • Глава 4. Анализ экспериментальных результатов
    • 4. 1. Комплексная диэлектрическая проницаемость в статическом магнитном поле
    • 4. 2. Анизотропия действительной и мнимой части диэлектрической проницаемости в статическом магнитном поле
    • 4. 3. Диэлектрическая проницаемость во вращающемся магнитном поле
    • 4. 4. Ориентационная релаксация в стационарном режиме вращения магнитного поля
    • 4. 5. Низкочастотная составляющая движения директора в нестационарном режиме вращения магнитного поля
    • 4. 6. Сравнение результатов с данными, полученными ультразвуковыми методами

Актуальность проблемы. Жидкие кристаллы (ЖК) широко применяются в устройствах отображения информации, различного рода датчиках, оптических модуляторах, системах хранения информации при воздействии быстро меняющихся электрических и магнитных полей. В этой связи актуальными являются экспериментальные исследования ориентационных диэлектрических свойств ЖК, позволяющие получить результаты, которые можно использовать для уточнения структуры жидкокристаллического состояния вещества и кинетических процессов, связанных с переориентацией директора в макроскопических объемах. К сожалению, молекулярный механизм электрогидродинамических неустойчивостей и связанных с ними электрооптических эффектов остается невыясненным, что требует дальнейших комплексных исследований не только в направлении расширения спектра изучаемых объектов, но и более широкого представления методов неравновесной гидрои термодинамики, электрооптики и т. д. Важное значение имеет одновременное измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности в граничной области ориентационной релаксации, т. е. на стыке высокочастотной релаксации директора и низкочастотной ветви диэлектрической поляризации. Существующие методы изучения релаксационных свойств анизотропных жидкостей не позволяют исследовать динамику ориентационной структуры в условиях широкого варьирования отношением магнитной длины когерентности к линейным размерам образца, в то время как при значительном изменении толщины исследуемого слоя становится возможным проводить анализ на стыке континуальной и статистической теорий. Широкие возможности изучения динамики ориентационных процессов открывает метод вращающегося магнитного поля, продемонстрировавший свои преимущества при изучении различных нематических жидких кристаллов (НЖК) в больших объемах и изменяющихся термодинамических параметрах состояния. Таким образом, представляется перспективным проведение экспериментальных исследований во вращающемся магнитном поле методом радиодиэлектрической спектроскопии.

Цель работы. Экспериментальное исследование динамики ориентационных процессов НЖК во вращающемся магнитном поле методом радиодиэлектрической спектроскопии. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:

— разработку методики измерения диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь во вращающемся магнитном поле;

— проведение исследования ВЧ диэлектрических свойств раствора п-алкилоксибензилиден-р-пбутиланилинов (Н-8) при изменяющихся температуре и частоте вращения магнитного поля.

Научная новизна. Разработана методика, и создана компьютеризированная экспериментальная установка для измерения комплексной диэлектрической проницаемости во вращающемся магнитном поле. Впервые исследовано влияние вращающегося магнитного поля на комплексную диэлектрическую проницаемость НЖК Н-8. На фазовой характеристике обнаружены стационарный и нестационарный режимы изменения диэлектрической проницаемости и электропроводности. Числовые значения измеренных параметров табулированы и несут нагрузку справочного характера.

Практическая ценность. Создан комплекс измерительной аппаратуры для изучения диэлектрических свойств анизотропных жидкостей в статических и переменных магнитных полях при различных температурах, включая области фазовых переходов. Наблюдаемая низкочастотная составляющая на фазовой характеристике является материальной основой дальнейшего совершенствования теории динамических свойств НЖК. Полученные результаты являются основой эксплуатационных характеристик рабочих тел устройств и приборов инерциальной навигации.

Автор защищает: разработанную методику измерения диэлектрических параметров НЖК в ротационном магнитном поле на частоте ВЧ поля 1 МГц в анизотропной и изотропной фазах. Результаты экспериментальных исследований диэлектрических свойств НЖК Н-8 в статических и переменных магнитных полях (В=0,3 Тл) на частоте 1 МГц в зазоре 2 -10−3 м в температурном интервале от 293,3 до 321,6 К. Результаты анализа полученных данных в свете существующих теорий.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТГПУ им. Л. Н. Толстого, г. Тула, 1999; 2003гг., Всероссийской научнопрактической конференции «Проблемы физико-математического образования в пед. вузах России на современном этапе», г. Магнитогорск, 1999 г., научной конференции МГОУ 2003 г., научном семинаре проблемной лаборатории молекулярной акустики МГАПИ. По материалам диссертации опубликовано 10 работ в виде научных статей и тезисов докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложениявключает 104 страницы машинописного текста, 74 рисунка, 41 таблицу, в списке литературы 84 наименования.

Основные результаты и выводы.

1. Разработана и создана экспериментальная установка для изучения ориентационной релаксации и комплексной диэлектрической проницаемости в ротационном магнитном поле.

2. Впервые исследована комплексная диэлектрическая проницаемость НЖК (Н-8) во вращающемся магнитном поле.

3. Исследованы переходные процессы с момента начала вращения магнитного поля (для анализа этих процессов требуется время релаксации механической системы).

4. Изучены зависимости мнимой и действительной части комплексной диэлектрической проницаемости от температуры и частоты вращения магнитного поля.

5. Исследованы стационарный и нестационарный режимы движения директора, рассчитано время затухания низкочастотной составляющей. Определены характеристические частоты ориентационной релаксации НЖК, рассчитана энергия активации.

6. Показано качественное, а в некоторых случаях и количественное, согласие экспериментальных результатов с выводами существующей теории ориентационных явлений в НЖК.

7. Установлено, что в зазоре 2 мм еще не сказывается ориентирующие действие стенок, что следует из сравнения значений времен ориентационной релаксации со значениями, полученными акустическими методами.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Де Жё В. Физические свойства жидко- кристаллического состояния вещества / Пер. с англ. под ред. Веденеева А.А.- М.: Мир, 1982.- 152 с.
  2. В. А. Диэлектрические свойства растворов нематических жидких кристаллов при высоких давлениях: Канд. дис.- М.: ВЗМИ, 1980.-с. 115.
  3. А. С. Введение в физику жидких кристаллов.- М.: Наука, 1983.320 с.
  4. JI. М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов.- М.: Наука, 1978.
  5. W., Meier G. Z. // Naturforsch.- 1961.- 16A.- № 3.- p. 262−271.
  6. Derzhanski A. I., Petrov A. G. Dielectric properties of nematic liquid crystals with ellipsoidals molecules // Докл. Болг. АН.- 1971.- т. 24.- № 5. с.569−572.
  7. В. Н. // Кристаллография.- 1969.- т. 14.- № 4.- с. 681−686.
  8. В. Н. // Вестник ЛГУ.- 1970.-№ 4.- с.26−37.
  9. А. Н., Лифшиц В. А., Ческис С. Г. // Кристаллография.- 1975.т. 20.- № 2.
  10. BottcherC. J.F., BordewijekP. // Elsevier.- Amsterdam.- 1978.- v. 11.-p. 467.
  11. De Jeu W. H., Goossens W. J. A., Bordewijek P. // J. Chem. Phys.- 1985.-v. 61.
  12. De Jeu W. H. Physical Properties of Liquid Crystalline Materials, Gordon and Breach.- New York.- 1980.
  13. . Г. Теория диэлектриков / Пер. с англ.- М., 1960. 251 с.
  14. Н.Вукс М. Ф. Электрические и оптические свойства молекул иконденсированных сред.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1984.
  15. П. Полярные молекулы.- М.: ГНТИ, 1931.
  16. Bata L., Buka A., Molnar G. Rotary Motion of Molecules about their Short Axis by Dielectric and Splay Viscosity Measurements // Mol. Cryst. Liq. Crist.- 1977.-v. 38.-p. 155−162.
  17. Я. И. Кинетическая теория жидкостей.- М., 1945.
  18. Meier G., Saupe A. Dielectric relaxation in nematic liquid crystals // Mol. Cryst.- 1966.-v. l.-p. 515−525.
  19. Martin A. J., Meier G., Saupe A. Extended Debue theory for dielectric relaxation in nematic liquid crystals // Faraday Soc. Symp.- 1971, — v. 5.-p. 119−113.
  20. В. H. Движение анизотропных жидкостей во вращающемся магнитном поле // ЖЭТФ.- 1939.- т. 9.- № 5.- с. 602−615.
  21. В. Н., СосновскийА. Диамагнитная анизотропия кристаллических жидкостей // ЖЭТФ, — 1943.- т.13, — № 9−10.- с 353−360.
  22. Н., Prost J. // J. Phys.- 1971.- v. 32.- № 11.- p. 953.
  23. H., Scheneider F. //Phys. E: Sci. Instrum.- 1983, — 16.- p. 512.
  24. В. В. Физические методы измерения коэффициентов вязкости нематических жидких кристаллов // Успехи физических наук.- 2001.- т. 171.-№ 3.- с. 267−298.
  25. Yun С. К. //Phys. Lett.- 1973.- v. 45.-p. 119.
  26. L., Setal T. // Mol. Cryst. Liq. Cryst.- 1983.- v. 90.- p. 255.
  27. В. Г., Беляев В. В. // Кристаллография, — 1977.- т. 22.- с. 603.
  28. F., Pieranski P., Guyon E. // Phys. Rev. Lett.- 1972.- v. 28.-p. 1681.
  29. Van Doom C. Z. // J. Phys. Colloq.- 1974.- 36.- p. 261.
  30. Де Жен П. Физика жидких кристаллов.- М.: Мир, 1977.- 400с.
  31. F. //Mol. Cryst. Liq. Cryst.- 1973.-v. 23.- p. 51.
  32. HelfrichW.//Phys. Rev. Lett.- 1968,-v. 21.-p. 1518.
  33. F. M., Luckhurst G. R., Smith H. J. // Chem. Phys. Lett.- 1972.-v. 13.- p. 368.
  34. М. М., Лагунов А. С. Установка для определения вращательной вязкости жидких кристаллов // ЖФХ.- 1982, — т. 56.-с. 1316.
  35. А. С. СССР. / Богданов Д. Л., Лагунов А. С., Лукьянов А. Е.-№ 731 355. Бюлл. изобр. 16,1980.
  36. Д. Л., Геворкян Э. В., Лагунов А. С. Акустические свойства жидких кристаллов во вращающемся магнитном поле // Акустический журнал.- 1980.- т. 26 вып. 1, — с. 28- 34.
  37. А. С., Ларионов А. Н. // Акустический журнал.- 1984.- т. 30,-с. 344.
  38. Э. В., Лагунов А. С., Эргашев Д. Акустические свойства жидких кристаллов в пульсирующих магнитных полях // Акустический журнал.- 1982.- т. 28.- с. 14.
  39. А. С., Ларионов А. Н., Эргашев Д. // 10-я Всесоюзная акустическая конференция (Москва, 1983).- М.: Изд-во Акуст. ин-та АН СССР.-1983.- с. 56.
  40. А. С., Геворкян Э. В., Ларионов А. Н. Жидкие кристаллы: Межвуз. сб. науч. тр.- Иваново: Изд-во Иван. гос. ун-та, 1985.- с. 56.
  41. A. S. / Abstracts of 10th Int. Liq. Cryst. Conf.- New York, 1984.-p. 23.
  42. E. H. // Акустический журнал, — 1994.- т. 40, — с. 412.
  43. Д. Л., Лагунов А. С., Ларионов А. Н. // ЖФХ.- 1982,-т. 27.-с. 1494.
  44. Bogdanov D. L., LarionovA. N., Pasechnik S. V. / Abstracts of 17th Int. Liq. Cryst. Conf.- Strasbourg, France.- 1998.
  45. Д. Л., Вековищев М. П. // Тез. докл. Всерос. науч.-тех. конф.- Воронеж, 1997.
  46. А. С., Аникин А. М. //ЖФХ.- 1986.- т. 60.- с. 417.
  47. Д. Л. Дис. д-ра. физ.-мат. наук.- М., 1999.
  48. А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах.-М., 1963.
  49. Готра 3. Ю., Вистинь. JI. К., Пархоменко В. В., СмерклоЛ. М. Индикаторные устройства на жидких кристаллах, — М.: Сов. Радио, 1980.
  50. Я. Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей.- М.: Изд-во Стандартов, 1972.
  51. Физические величины: Справочник / Под ред. И. К. Кикоина.- М.: Атомиздат, 1976.
  52. О. В., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений.-М., 1970.
  53. М. В. Акустическая релаксация в НЖК при высоких давлениях. Канд. дис.- Курск, 1999.
  54. Жидкокристаллические индикаторы. М., 1991.
  55. Л. К., Лагунов А. С., Ламекин В. Ф. Жидкие кристаллы в устройствах информатики,— М.: Радио и связь, 1995.- 208 с.
  56. П. К., Геворкян Э. В., Лагунов А. С. Реология жидких кристаллов.- Ташкент: «Фан», 1992.- 298 с.
  57. Преобразователь аналого-цифровой Ф4891/2. Паспорт.
  58. Частотомер электронносчетный 43−34. Техническое описание иинструкция по эксплуатации.- 1983.
  59. Н. // Ann. Phys.- Leipzig.- 1958.- 1.- p. 157.
  60. W. // Acta Phys.- 1939.- v. 11.- p. 587.
  61. Doerrer H et al. Liq. Cryst.- 1986.- v. 1.- p. 573.
  62. E. //Mol. Cryst. Liq. Cryst.- 1978.- v. 47.- p. 71.
  63. А. Ф., Кан В. Л. Краткий справочник по математической обработке, — М.: Стандартно, 1960.
  64. В. А., Лагунов А. С., Фирсов Г. И. Диэлектрические свойства жидкого кристалла Н-8 при высоких давлениях // ЖФХ.-1998.-т. 72.-№ 9.- с. 1714.
  65. Кац Е. И. Поведение нематических жидких кристаллов во вращающемся магнитном поле //ЖЭТФ.-1973 .-т. 65.- вып. 1.- с. 325.
  66. Богданов Д. JL, Геворкян Э. В., Лагунов А. С. Акустические свойства жидких кристаллов во вращающемся магнитном поле // Акустический журнал.- 1980.- т. 26.- вып. 1.- с. 28- 34.
  67. Н., Kneppe Н., Kuss Е., Schneider F. // Measurement of the rotational viscosity of nematic liquid crystals under high pressure.- 1986.-v. l.-№ 6,-p. 573−582.
  68. Кац E. И. Динамика жидких кристаллов.- M., 1988.
  69. В. Н. К теории релаксационных процессов в молекулярных жидкостях и жидких кристаллах // ЖЭТФ.- 1976.- т. 71.- с. 1880.
  70. Ф. М., Коломиец И. П., Рюмцев Е. И., Цветков В. Н. Вращающееся магнитное поле как метод определения диамагнитной анизотропии нематических жидких кристаллов // ДАН СССР.- 1973.- т. 209.-№ 5.-с. 1074- 1077.
  71. А., Стругальский 3. Жидкие кристаллы.- М.: Сов. Радио, 1979.- 160 с.
  72. М. И. Методы исследования теплового движения молекул и строения жидкостей.- М., 1963.
  73. А. Н. Релаксационные свойства жидких кристаллов в пространственно переменных магнитных полях при высоких давлениях: Канд. дис.- М.: ВЗМИ, 1980.- 186 с.
  74. Дж. Практическая физика / Пер. с англ.- М.: Мир, 1985.272 с.
  75. X. И. Методы физических измерений / Пер. с нем.- М.: Мир, 1989.-216 с.
  76. А. П., Капустина О. А. Акустика жидких кристаллов.- М.: Наука, 1986.-248 с.
  77. А. П. Экспериментальные исследования жидких кристаллов.-М.: Наука, 1978.
  78. M. M., Лагунов A. С. № 935 747 (СССР). Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов и устройство его реализации. Опубликовано в Б. И., 1982, № 22.
  79. M. М. А. С. № 930 007 (СССР). Способ измерения углов в диапазоне от 0 до 90°.- Опубликовано в Б. И., 1982, № 19.
  80. Жидкие кристаллы / Под ред. Жданова С. И.- М.: Химия, 1979.- 327 с.
  81. С. А., Блинов Л. М. Жидкие кристаллы,— М.: Наука, 1982.- 207 с.
  82. И. У. Диэлектрическая релаксация и дипольная структура молекул термотропных жидких кристаллов: Канд. дис.- Душанбе, 1991.- 117 с.
  83. ProstJ., GasparouxH. Determination of twist vis-cosity coefficients in nematic mesophases. // Phys. Lett.- 1971.- v. 36A.- № 3.- p. 245.
  84. С. В. Динамика ориенггационных процессов в нематических жидких кристаллах при высоких давлениях. Канд. дис.- Москва, 1997.141 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!