液晶的分子排列

核心提示依其分子排列方式,分为向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、胆固醇型(Cholesteric)、圆盘型(Disotic)向列型液晶材料(Nematic)自1998年开始主要集中于主动式矩阵驱动的液晶平面显示器(AM-LCD)

依其分子排列方式,分为向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、胆固醇型(Cholesteric)、圆盘型(Disotic)

向列型液晶材料(Nematic)

自1998年开始主要集中于主动式矩阵驱动的液晶平面显示器(AM-LCD)的开发,在AM-LCD用的液晶化合物中,其要求的特性有高的比电阻、低的粘度、正的铁电率异方向性、高的化学和光化学的安定性,符合这些特性的材料以氟系化合物为主。液晶化合物之分子长轴方向的氟数增加时,则其非子长轴方向的双极子动量变低。液晶铁电异方向性的增加,可经由核心部结构内之极性基的导入结合,以达到其粘度将降低的,但是当逆向导入时则其液晶的铁电异方向性变小。

液晶分子的排列,后果之一是呈现有选择性的光散射。因排列可以受外力影响,液晶材料制造器件潜力很大。范围于两片玻璃板之间的手性向列型液晶,经过一定手续处理,就可形成不同的纹理。

距列型材料(Smectic)

可分为铁电性液晶和反铁电性液晶

铁电性液晶(FLC)是由Meyer於1974年发现的,然後於1979年发表表面安定化铁电性液晶平面显示器,铁电性液晶是以简单矩阵式驱动的并期待具有高响应、高解析度和大画面的应用。Meyer认为要获得铁电性液晶的条件,有分子长轴和垂直方向应有永久偶极矩、无消旋体、具有向列型液晶C相。铁电性液晶在电场施加时,其响应时间与铁电性液晶的自发极化成反比,与粘性系数成正比。要获得较高的响应速度,自发极化要大、粘性系数要小。自发行极化的改善对策,是在对掌性或光学活性结构中心倒入大的永久双偶极矩、对掌性中心置於核心结构附近,以及复数的对掌性中心导入等设计理念,大的自发极化值之达成,可经由非对称性碳原子和永久偶极矩(Permant Dipole Moment)。

反铁电性液晶(AFLC)是在电场的驱动下,由反铁电性液晶转换成铁电性液晶的一种物理现像。并与非对称性*在低分子液晶的AFLC中,核心构造的苯环和共轭之苯基结合碳原子邻接者,在非对称性中心将CH3基结合的状况,要比将CF3基结合来的有安定的反铁电性,另外在高分子液晶得AFLC中,核心构造的部份连接奇数的碳碳链,也可以获得反铁电性的配列。

胆固醇液晶(Cholesteric)

不具有液晶性,但是当其氢氧基被卤素取代成卤素化合物,以及和碳酸或脂肪酸产生酯化反应之胆固醇衍生。胆固醇液晶材料具有特殊螺旋结构,而引发选择性光散射、旋光性和圆偏光双色性,可以利用胆固醇型液晶材料的外加电压、气体吸附和温度等因素而引发色彩的变化。

类固醇型液晶,因螺旋结构而对光有选择性反射,利用白光中的圆偏光,最简单的是根据变色原理制成的温度计(鱼缸中常看到的温度计)。在医疗上,皮肤癌和乳癌之侦测也可在可疑部位涂上类固醇液晶,然后与正常皮肤显色比对(因为癌细胞代谢速度比一般细胞快,所以温度会比一般细胞高些)。

碟型液晶(discotic)

碟型液晶发现1970年代,是具有高对称性原状分子重叠组成之向列型或柱行系统。

(一)按照形态

电介质以形态来分可以分成气体,液体和固体三大类。

空气就是一种电介质,在通常情况下都是以空气力介质的,比如常见的空气开关。

液体介质常见的有介质油,主要用在油开关中。该种油的作用不但起绝缘的作用,还起着灭弧作用。还有变压器中所灌注的油。

固体介质更多了,比如:云母,电木,塑料,橡胶等等。这类介质的主要作用是隔离绝缘。

(二)按照性能

众所周知,按电性能对物质进行分类时,通常可分为绝缘体、半导体与导体,当然还有超导体。一般非专业人士很少能想到与半导体同等重要的电介质,也有不少人误以为电介质即等同于绝缘体。因此,有必要着眼于其基本物理特性及其根源、正确理解电介质。

电介质是以极化方式传递、储存或记录外电场作用和影响的物质就是电介质。显然,电介质中起主要作用的乃是是束缚电荷而非自由电荷。

极化可以来自极性晶体或分子的自发极化、也可以来自电场的诱导作用。

电介质的介电响应规律以及相对介电常数、介电损耗等宏观物理性能均能取决于其微光极化机制。电介质的微观极化机制主要有:电子极化、离子极化、取向极化以及空间电荷极化。根据介电响应规律的不同,电介质可分为线性电介质与非线性电介质两大类。前者之电位移与电场呈线性关系,称为顺电体,后者之电位移与电场呈非线性,包括铁电体与反铁电体等。

对于非中心对称的晶体,应力可以导致其极化程度的改变,反之电场的作用可导致机械应力或机械振动。这种效应分别称为正压电效应与逆压电效应,而相应的物质称为压电体。此外,对于非中心对称的极性晶体,温度的变化可以导致其自发极化强度的改变,这种效应称为热释电效应,相应的物质称为热释电体。

上述电介质为我们提供了丰富多彩的电子元器件,从而构筑了现代电子与信息技术的支柱之一。电容器、谐振器、滤波器、铁电存储器、起爆器、换能器、压电变压器、声纳、超声振子、速度与加速传感器、红外传感器、微波移相器等众多电子元件,无不依赖各种电介质材料、无不立足于材料不同的极化特性之应用。

 
友情链接
鄂ICP备19019357号-22