Влияние электрического и магнитного полей на термотропные и литотропные нематические жидкие кристаллы, страница 6

Характерэтой зависимости определяется величиной энергии сцепления, котораясвязана с концентрацией водного раствора ориентанта. С увеличениемконцентрации ЦТАБ величина W уменьшается, что согласуется срезультатами, полученными при исследовании флексоэффекта.377. Впервые экспериментально установлено, что уже в изотропной фазе,которая является предшественником нематической фазы хромоническогожидкого кристалла системы дисульфоиндантрон (DSI) - вода, возникаютстержнеобразные агрегаты молекул DSI.8.

Впервыеэкспериментальноисследовановлияниемагнитногоиэлектрического полей на нематические фазы трех различных похимическому строению жидких кристаллов. Первый - мицеллярныйкаламитик системы децилсульфат натрия (NaDS) - деканол (DeOH) вода, второй - хромонический нематик системы DSI - вода, третий колоночный нематик системы тетрапалладиевый органил (TPO) пентадекан. В результате проведенных исследований установлено, чтоэкспериментальные зависимости порогового поля Фредерикса и временирелаксации от толщины образцов хорошо описываются в рамках теорииконтинуума, разработанной для термотропных НЖК.9. Впервые получены значения констант упругости, коэффициентоввязкости, энергии сцепления и параметра порядка в исследованныхлиотропныхНЖК.Суммируярезультатыисследованийможнозаключить, что в лиотропных НЖК константы упругости и энергиясцепления по порядку величины совпадают с тем, что известно длятермотропных НЖК.

Параметр порядка S и коэффициент вращательнойвязкости γ1 существенно отличаются от тех же величин термотропныхНЖК. Для лиотропных НЖК S ∼ 0.15, γ1 ∼ 100 П, в то время как длятермотропных НЖК S ∼ 0.6, γ1 ∼ 1 П. Это связано с большойанизометричностью частиц образующих лиотропные жидкие кристаллы.10. Исследованиятемпературныхзависимостейфизическихсвойств(константы упругости, коэффициенты вязкости, двулучепреломление,параметр порядка) лиотропных НЖК впервые показали, что в системахDSI - вода и TPO - пентадекан наблюдаются две нематические фазы N1 иN2, которые отличаются видом температурной зависимости параметрапорядка и его величиной.3811.

Впервыеэкспериментальнообнаруженыпериодическиеструктуры(домены), которые возникают в лиотропном хромоническом нематикесистемы DSI - вода в процессе его перехода от планарной ориентации кгомеотропной под действием границ. Измерение зависимости периодаэтих структур от толщины жидкокристаллического слоя позволилосделать вывод о физической природе доменов. Она связана свозникновением течений и появлением ориентационной неустойчивостив процессе переориентации поля директора. Отсутствие таких доменов втермотропных НЖК связано с малыми значениями коэффициентоввязкости последних.12. В лиотропном хромоническом нематике системы DSI - вода впервыеэкспериментально обнаружены магнито - гидродинамические (МГД)домены 2-го рода. Они возникают в процессе переориентации полядиректора из одного равновесного состояния в другое в результатевоздействия на жидкий кристалл магнитного поля.

Этот процесстеоретически описан в рамках теории континуума. Показано, что причинавозникновения МГД доменов связана с диссипативными процессами вжидких кристаллах. Для малых значений коэффициентов вязкостипороговое поле доменообразования стремится к бесконечности и доменыне образуются. Формирование и развитие МГД доменов наиболее простообнаруживается в вязких системах, таких как лиотропные нематики.13. Проведены измерения зависимости волнового вектора зарождающейсядоменной структуры от напряженности магнитного поля. Сопоставлениеэкспериментальных результатов и теории позволило получить сведения оконстантах упругости и коэффициентах вязкости исследованной системы.Получено, что отношение констант упругости K3/K2 = 12.2, что хорошосогласуется с результатами, полученными нами при изучении переходаФредерикса.14.

Впервыеполученызолинеорганическоголиотропногожидкогокристалла пятиокись ванадия (V2O5) - вода, демонстрирующие типичные39свойства нематической фазы. Впервые обнаружено влияние на нихмагнитногополя,котороепроявляетсяввидемагнито-гидродинамических (МГД) доменов 1-го рода. В результате изучениявлияния магнитного поля на исследуемую систему впервые полученаоценка константы упругости K1 = 3.6⋅10-7 дин для типичногопредставителялиотропныхнеорганическихжидкихкристалловпятиокись ванадия - вода.15.

В золях V2O5 - вода при низких концентрациях существует тактоиднаяфаза,обнаруженнаяГ.Цохеромипредставляющаясобойсосуществующие капли нематической фазы (тактоиды) вытянутой формыс изотропной фазой. Нами впервые предложено теоретическое описаниевытянутой формы тактоидов, основанное на теории континуума,разработанной для термотропных жидких кристаллов.

Показано, чтовытянутая форма крупных тактоидов связана с конкуренцией междуповерхностной и упругой энергиями нематической фазы тактоидов.Мелкие тактоиды вытянуты за счет конкуренции между поверхностнойэнергией и энергией сцепления.16. Проведено сопоставление экспериментальных результатов измеренияразмеров тактоидов и предлагаемой нами теории.

Это позволилополучить значения поверхностного натяжения σ ∼ 10-4 эрг/см2 награницах тактоидов, энергии сцепления W ∼ 10-3÷10-2 эрг/см2 иотношение констант упругости K3/K1 ∼ 20. На основе полученныхрезультатов сделан вывод о том, что вытянутая форма тактоидов связанасо сверхнизким значением поверхностного натяжения и большимзначением энергии сцепления по сравнению с σ.17. Наосновепредложенногоподходавпервыеэкспериментальноисследовано изменение K3/K1 и W/σ в зависимости от времени старениянеравновесных золей V2O5 - вода. Оказалось, что значения K3/K1расположены в интервале 30÷10 и имеют тенденцию к уменьшению стечениемвременистарения.ЭкспериментальныезначенияW/σ40изменяются в интервале 10÷100 и имеют тенденцию к возрастанию стечением времени старения исследованных золей.18. Впервые экспериментально обнаружено, что магнитное поле вытягиваеткрупные тактоиды.

Это явление теоретически описано в рамках теорииконтинуума. Показано, что магнитное поле, воздействуя на поледиректора посредством диамагнитной анизотропии, стремится создатьего однородную ориентацию. Взаимодействие поля директора с границейтактоида, которое характеризуется энергией сцепления W, приводит кизменению его формы.ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ ВСЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:1. Григорьев В.А., Желкобаев Ж., Казначеев А.В., Кухтевич В.И., СонинА.С. Измерение электрооптического эффекта в нематической фазеМББА лазерным фазометром // 4 Всесоюзная научно - техническаяконференция по фотометрии и ее метрологическому обеспечению. Москва1982.

Тезисы докладов. С.228.2. Григорьев В.А., Желкобаев Ж., Казначеев А.В., Кухтевич В.И., СонинА.С. // Исследование флексоэлектрического эффекта в МББА всильных электрических полях // ФТТ 1982. Т.24. С.4074-4076.3. Василевская А.С., Казначеев А.В., Сонин А.С. Феноменологическоеописаниефизическихсвойствжидкихкристаллов//IVМеждународная конференция социалистических стран по жидкимкристаллам. Тбилиси 1981.

Тезисы докладов. Т.1. С.162-163.4. Казначеев А.В., Сонин А.С. Флексоэлектрический эффект в двухосныхнематиках // Кристаллография 1988. Т.33. Вып.1. С.252-253.5. ВасилевскаяА.С.,КазначеевА.В.,СлепковИ.А.,СонинА.С.Флексооптический эффект в кристалле DKDP // ФТТ 1987. Т.29.Вып.11. С.3277-3281.416. ВасилевскаяА.С.,КазначеевА.В.,СонинА.С.Исследованиефлексоэлектрического эффекта в МББА // ЖЭТФ 1983. Т.85. С.943-947.7. Василевская А.С., Казначеев А.В., Сонин А.С. Особенности поперечногоэлектрооптического эффекта в МББА // XI Всесоюзная конференция покогерентной и нелинейной оптике. Ереван 1982.

Тезисы докладов. Ч.II.С.741-742.8. ВасилевскаяА.С.,КазначеевА.В.,СонинА.С.Исследованиефлексоэлектрического эффекта в МББА // III научно - техническийсеминар "Оптические свойства жидких кристаллов и их применение".Москва 1983. Тезисы докладов. С.57-58.9. Казначеев А.В., Сонин А.С. Электродихроизм в изотропной фазесистемы дисульфоиндантрон - вода // Изв. АН СССР (Сер. физ.) 1991.Т.55.

№ 9. С.1692-1694.10. КазаковН.В.,КазначеевА.В.,СонинА.С.Упругиесвойствакаламитической фазы системы децилсульфат натрия NaDS - деканолDeOH - вода H2O // Кристаллография 1992. Т.37. Вып.6. С.1578-1580.11. Казаков Н.В., Казначеев А.В., Сонин А.С. Вязкоупругие свойстванематика в системе дисульфоиндантрон - вода // Журн. физ. химии1991. Т.65. № 3. С.783-788.12. Казаков Н.В., Казначеев А.В., Сонин А.С. Упорядоченность вхромонических мезофазах системы дисульфоиндантрон - вода // Изв.АН СССР (Сер. физ.) 1991. Т.55. С.1731-1735.13. Голованов А.В., Казначеев А.В., Сонин А.С.

Вязко - упругие свойствалиотропного колоночного нематика // Изв. РАН (Сер. физ.) 1995. Т.59.№ 3. С.82-89.14. Golovanov A.V., Kaznacheev A.V., Sonin A.S. Visco - elastic properties of alyotropic chromonic nematic // Mol. Mat. 1993. V.3. P.147-155.15. Голованов А.В., Казначеев А.В., Сонин А.С. Концентрационныезависимости вязко - упругих свойств хромонического нематка // Изв.РАН (Сер. физ.) 1996.