Автореферат (1173422), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервые выполнены исследования медленной поверхностной динамикиНЖК, ограниченного фотоуправляемыми поверхностями, при воздействиисветового излучения в присутствии электрического поля, ориентированного понормали к поверхностям;2. Выполнены первые эксперименты по воздействию электрического поля назатухающий поток Пуазейля в дисперсной среде – полимерная пористая пленка– ЖК, находящийся в условиях сильных пространственных ограничений.Получены и объяснены зависимости эффективной сдвиговой вязкости отуправляющего напряжения.3. Предложена и апробирована методика исследований затухающего потокаПуазейля в плоских капиллярах, основанная на одновременной регистрациидвижения менисков в цилиндрических трубках, соединенных с капилляром, иинтенсивности поляризованного излучения, прошедшего через гомеотропнуючасть измерительной ячейки.
Выполненный анализ полученных результатовпозволяет сделать обоснованный выбор способа определения анизотропныхкоэффициентов сдвиговой вязкости НЖК.Достоверность результатов исследования подтверждена соответствиемэкспериментальных данных по анизотропным сдвиговым вязкостям ЖК 5ЦБ,ограниченного поверхностями плоского капилляра, результатам независимыхизмерений, выполненных в объемных образцах жидких кристаллов. Приисследованиях поверхностной динамики ЖК, контактирующего со слоем азокрасителя, установлено соответствие экспериментальной зависимости углаповорота легкой оси с теоретической зависимостью, являющейся следствиемразработанной ранее диффузионной модели4. Достоверность результатовисследования реологических свойств НЖК в полимерной пористой матрицеподтверждается их соответствием следствиям общепринятых моделейориентационнойструктуры,формируемойвусловияхсильныхпространственных ограничений.Практическая значимость результатов исследований определяетсявозможностью применения разработанных экспериментальных методик дляисследований анизотропных сдвиговых вязкостей вновь синтезированных ЖКматериалов с использованием малых объемов образцов, что подтверждаетсяполученным патентом РФ на изобретение RU №2510010 от 20.03.2014.Представленные в работе результаты по зависимости эффективной сдвиговойвязкости НЖК в порах от напряженности электрического поля могут найтиприменение при разработке оптофлюидных устройств на основе ЖК.Научные положения и результаты, выносимые на защиту:1.
Результаты экспериментальных исследований методом затухающегопотока Пуазейля эффективной сдвиговой вязкости как функции управляющегонапряжения для НЖК, ограниченных поверхностями различной топологии и4Kiselev A.D. Op.cit. P.106размеров (плоские капилляры микронных зазоров и цилиндрические порысубмикронных диаметров, сформированные в полимерной пористой пленке).Теоретический анализ данных результатов позволяет сформулироватьположение о возможности корректного определения двух анизотропныхсдвиговых вязкостей Месовича на основе измерений, выполненных в отсутствиии при наличии сильного электрического поля;2. Результаты экспериментального исследования процесса глайдинга легкихосей НЖК, ограниченного фотоуправляемыми поверхностями, вызванноговоздействием поляризованного излучения в присутствии электрического поля,направленного по нормали к поверхностям ЖК ячейки.
На основе выполненныхисследований сделан вывод о возможности азимутального поворотапространственно однородной ориентационной структуры НЖК за счетподавления электрическим полем разности фаз между необыкновенным иобыкновенным лучами;3. Установленная на основе экспериментальных данных возможностьисследования реологическими методами изменений ориентационной структурыНЖК, заключенного в пористую полимерную пленку с субмикроннымидиаметрами пор, под воздействием аксиального электрического поля.
Вчастности, анализ зависимости эффективной сдвиговой вязкости от напряжениясвидетельствует о существенном влиянии эффектов слабого поверхностногосцепления, приводящих к трансформации исходной конфигурации ЖК свыходом директора из плоскости пленки (ER) к пространственно однороднойаксиальной конфигурации.Апробация работы. Результаты проведенных исследований обсуждены иизложены на следующих конференциях:1. Студенческой научно-технической конференции МГУПИ «Приборостроениеи радиоэлектроника».
(Москва, 19 мая 2010 г.);2. Первой Всероссийской Конференции по Жидким Кристаллам (РКЖК-2012)(Иваново, 17-21 сентября 2012 г.);3. 24th International Liquid Crystal Conference (ILCC-2012) (Майнц, Германия, 19– 24 августа 2012 г.);4. IV Международной конференции по коллоидной химии физико-химическоймеханике (Москва, 30 июня — 5 июля 2013 г.);5. Научно-практической конференции МГУПИ «Актуальные проблемыприборостроения, информатики и социально-экономических наук» (Москва, 2324 апреля 2014 г.);6. 25th International Liquid Crystal Conference (ILCC-2014) (Дублин, Ирландия, 29июня – 4 июля 2014 г.);7.
1st International Conference on Photoalignment and Photopatterning in SoftMaterials (Гонконг, 29 ноября – 2 декабря 2014 г.);8. Nanophotonics and Micro/Nano Optics International Conference 2016 (NANOP2016) (Париж, Франция, 7-9 декабря 2016 г.);9. X международная научная конференция «Кинетика и механизмкристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения» (Суздаль, 1-6июля 2018 г.).7Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 11научных работах.
Из них 9 работ опубликовано в журналах, входящих в переченьрецензируемых научных изданий Высшей аттестационной комиссии.Личный вклад автора. Экспериментальные результаты, представленныев диссертации, получены лично автором. Соавторы опубликованных работпринимали участие в постановке задач исследования и теоретическом анализеполученных результатов. Цели и задачи, а также основные выводысформулированы совместно с научным руководителем.Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения,четырех глав, заключения, списка литературы, 2 приложений.
Объемдиссертационной работы составляет 144 страницы машинописного текста ивключает 50 иллюстраций, 13 таблиц, список литературы из 107 наименований.Основное содержание работыВо введении объясняется актуальность темы диссертационной работы,сформулированы цели и задачи работы, а также кратко представленыполученные результаты.В первой главе представлен обзор результатов теоретических иэкспериментальных исследований реологических свойств жидких кристаллов.Рассмотрены особенности сдвигового течения жидкого кристалла в плоскомкапилляре, обусловленные сильной анизотропией сдвиговых вязкостей и связьюдиректора с градиентом скорости. Отмечено, что в общем случае жидкийкристалл является неньютоновской жидкостью, в которой при превышениипороговых градиентов давления возможно образование специфическихгидродинамических неустойчивостей.
Рассмотрены методы измеренияанизотропных сдвиговых вязкостей жидких кристаллов, основанные наиспользовании сильных магнитных полей, стабилизирующих ориентационнуюструктуру ЖК за счет подавления ориентирующего действия потока иограничивающих ЖК поверхностей. При этом жидкий кристалл можетрассматриваться как анизотропная ньютоновская жидкость с коэффициентомсдвиговой вязкости, зависящим от направления поля. Отмечены преимущества(высокая точность измерений) и недостатки данныхметодов,связанныеснеобходимостьюиспользования громоздкого и дорогостоящегооборудования и больших объемов ЖК, чтоограничивает применение такого рода методик длярутинных лабораторных измерений.
Подробнорассмотрен альтернативный метод измеренияанизотропныхсдвиговыхвязкостейЖК5,основанный на использовании стабилизирующегодействия внутренних поверхностей плоского Рисунок 1 - Схема затухающегокапилляра с различной граничной ориентацией и потока в канале длины L,определении характерного времени затухания, ширины A и зазора d.5Pasechnik S.V.
Liquid Crystals: Viscous and Elastic Properties / S.V. Pasechnik, V.G. Chigrinov, and D.V.Shmeliova // WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. – 2009. – 424 p.8вызванного градиентом гидростатического давления потока Пуазейля вкапилляре, соединяющим открытые цилиндрические емкости (Рисунок 1).Данный метод применим для измерения вязкостей ЖК в малых объемах(меньших 1 мл), что делает его привлекательным для лабораторныхисследований вновь синтезируемых ЖК материалов. Вместе с тем, отмеченанеобходимость использования отдельных калиброванных капилляров сразличной граничной ориентацией для измерения различных сдвиговыхвязкостей ЖК.
Кроме того, оптический съем информации, реализованный вэкспериментах, предполагает использование достаточно дорогостоящегооборудования, включая источник когерентного излучения, поляроиды и аналогоцифровой преобразователь, соединенный с компьютером. Отмеченныеобстоятельства стимулируют поиск других вариантов реализации указанногометода.На основе выполненного обзора сформулированы цель и задачи данногодиссертационного исследования.Во второй главе представлены результаты исследования методомзатухающего потока Пуазейля реологических свойств НЖК, ориентированныхвнутренними поверхностями плоского капилляра и электрическим полем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
