Автореферат (1173422), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Так как образцы температурах для ЖК 5ЦБ: – Т = 299 К; – Т = 319 К;сплошные линии – результаты аппроксимации зависимостьюпористойпленкине (1) с временами затухания t=171,7 с (для 299,15 К) и t=64,9 сподвергались(для 319 К). Диаметр пор 0,6 мкм. Вставка – различные типыпредварительной обработке, конфигурации директора: a) аксиальная; б) планарнаяпоследние два параметра полярная (PP); в) планарная радиальная (PR) г) с выходомдиректора из плоскости пленки (ER), в том числе притакже, как и исходная наличии дефектов (ERPD).17Pasechnik S.V.
Rheological Properties of Liquid Crystals in Porous Polymer Films with Submicron Sizes of Pores /S.V. Pasechnik, D.V. Shmeliova, A.V. Torchinskaya, O.A. Semina, A.A. Dyukin, V.G. Chigrinov // Liq. Cryst. andtheir Appl. – 2016. – 16 (4). – P. 52–58.18Беляев В.В. Указ. соч. С.157.18конфигурация директора, не были известны. В этом случае, дополнительноевоздействие электрического поля при реализации затухающего потока, можетбыть использовано для идентификации конфигураций директора внутри поры сучетом зависимости эффективной сдвиговой вязкости от ориентации ЖК,определяемых в эксперименте. Для экспериментальной проверки такойвозможности проводились исследования затухающего потока при различныхуправляющих напряжениях U, поданных на электроды) (частота поля составляла1кГц, что обеспечивает диэлектрический механизм воздействия электрическогополя на ориентацию ЖК).Первичные временные зависимости относительной разности уровнейменисков при различных напряжениях показаны на Рисунке 10 (а).
Полученнаяв результате аппроксимации данных кривых зависимость эффективной вязкостижидкого кристалла в поре ПЭТФ пленки от приложенного напряженияпредставлена на Рисунке 10 (б).Как следует из данного рисунка, при увеличениинапряжения наблюдается уменьшение сдвиговой вязкости, при этомэкспериментальная зависимость вязкости от напряжения асимптотическистремится к значению, равному вязкости Месовича (0,0204 Па·с) для 5ЦБ призаданной температуре19, которое соответствует ориентации директора вдольнаправления потока.
Это свидетельствует о возможности эффективногоуправления ориентационной структурой жидкого кристалла с помощьюэлектрического поля.Из Рисунка 10 (б) также видно, что в диапазоне напряжений от 0 до 50 Вне наблюдается сильной зависимости эффективной вязкости от напряжения, чтоозначает сохранение исходной ориентационной структуры ЖК, задаваемойвнутренними поверхностями пор.Следует отметить, что экспериментальное значение сдвиговой вязкости(ηэфф= 0,045 Па·с (Рисунок 10 (б)), полученное для ЖК 5ЦБ в отсутствииб)Рисунок 10 – Временные зависимости относительных разностей уровней ΔH(t)/ΔH(0) при различныхзначениях напряжения (а):– 50 В;– 100 В;– 200 В; сплошные линии – результатыаппроксимации; зависимость эффективной вязкости НЖК 5ЦБ от переменного напряжения (б): экспериментальные результаты;- минимальное значение вязкости 5ЦБ.19Беляев В.В. Указ.
соч. С.157.19электрического поля, находится в диапазоне предельных изменений сдвиговыхвязкостей от η2=0,0204 Па·с до η1=0,1052 Па·с20.Теоретическаяоценкаполученногорезультатавотсутствииэлектрического поля может быть сделана на основе простой модели21,рассматривающей в качестве начального распределения директора ERконфигурацию и использующей одноконстантное (K11=K33=K) приближение длярасчета зависимости полярного угла θ от радиальной координаты r в случае ERконфигурации (вставка Рисунка 9). С учетом конечной силы сцепления W ЖК свнутренней поверхностью поры выражение для полярного угла θ(r) принимаетвид:ƒeƒtan( ) = tan( … ),(18)N„Nгде θR – значение полярного угла на границе раздела ЖК-полимер, определяемоевыражением:sinN „ = ( N − 1)/ N ,(19)где параметр сцепления σ определяется следующим образом: = (/) + (N# /) − 1.(20)В этом выражении R − радиус пор, W − полярная сила сцепления, K24 –специфический модуль упругости для седлообразной деформации продольногоизгиба.Полученное выражение (19) позволяет оценить вызванное сильнымпространственным ограничением отклонение граничного угла θR от значенияθR=p/2, соответствующего случаю сильного поверхностного сцепления />>1.Предыдущие исследования динамического рассеяния света ПЭТпленками, заполненными НЖК (5ЦБ)22, показали, что типичные значения силысцепления находятся в диапазоне 1 ...
5 Дж/м2. Принимая значения W = 3,5×10-5Дж/м2, K=K33 =11 пН23, K24 ≈ 2 К, можно оценить значение θR, которое составляет60º при d = 0,6 мкм. Зависимость θR(W) должна приводить к соответствующемууменьшению эффективной сдвиговой вязкости по сравнению со случаемсильного поверхностного сцепления. Действительно, в случае ER конфигурациилокальное значение сдвиговой вязкости зависит только от полярного угла θ всоответствии с хорошо известным выражением24:h = hN cos N + (h4 + h4N cos N ) sinN ,(21)где значение параметра η12 существенно меньше, чем значения η1 и η2.20Беляев В.В.
Указ. соч. С.157.Crawford G.P. Finite Molecular Anchoring in the Escaped-Radial Nematic Configuration: A 2-H-NMR Study / G.P.Crawford, D.W. Allender, J.W. Doane, M. Vilfan, and I. Vilfan // Phys Rev. A. – 1991 – 44(4). – pp. 2570-2578.22Maksimochkin G.I. Orientational fluctuations and phase transitions in 8CB confined by cylindrical pores of the PETfilm / G.I. Maksimochkin, D.V.
Shmeliova, S.V. Pasechnik, A.V. Dubtsov, O.A. Semina and S. Kralj // Phasetransitions. – 2016. – V. 89. – pp. 846–855.23Tkachenko V. Electrical reorientation of liquid crystal molecules inside cylindrical pores for photonic deviceapplications / V. Tkachenko, A.A.
Dyomin, G.V. Tkachenko, G. Abbate, I. A. Sukhoivanov // Opt. A: Pure Appl. Opt.– 2008. – Vol. 10, No 5. – pp. 055301–6.24Pasechnik S.V. Liquid Crystals … P.2222120В свою очередь, угол θ монотонно убывает от значения θ=θR на внутреннейповерхности поры до значения θ=0 в центре поры.Таким образом, можно ожидать, что значение эффективной вязкости ηэффокажется в интервале между η(θr)≈η1sin2θR и η(0)=η2. В рамках одноконстантногоприближения можно получить следующее выражение для среднего значенияsin2θ:sinN = 2 1 + ( − 1) (2 ( + 1)) − (( − 1) 2) . (22)Расчет, выполненный в соответствии с (22) при использовании значенийпараметров, представленных выше, приводит к значению <sin2θ>, равному 0,22для d = 0,6 мкм.
Подставляя эти значения в уравнение (21) и используя данныенезависимых измерений вязкости в ЖК 5ЦБ η1= 0,1052 Па·с, η2= 0,0204 Па·с,η12= -0,0060 Па·с25, можно оценить значение средней вязкости при Т = 299 К <η>= 0,038 Па·с для d=0,6 мкм. Это значение близко к значению эффективнойсдвиговой вязкости, полученной экспериментальным путем (Рисунок 10 (б) дляU=0 В).Ранее численным методом было рассмотрено влияние электрического поляна ориентационную структуру и оптические свойства ЖК смеси E7,заключенной в субмикронные поры с начальной ER конфигурацией26. Былопоказано, что увеличение напряженности электрического поля до критическогозначения Ec может вызвать нарушение поверхностного сцепления исоответствующий переход от ER конфигурации к аксиальной (вставка Рисунка 9(а)). При этом значение Ec зависит как от силы сцепления, так и от диаметра пор.В свою очередь, такой ориентационный переход должен приводить к резкомууменьшению значения коэффициента эффективной сдвиговой вязкости,асимптотически приближающегося к минимальной вязкости Месовича,характерной для аксиальной конфигурации.
Именно такое поведениенаблюдается на кривой зависимости вязкости от напряжения, показанной наРисунке 10 (б). Таким образом, резкие изменения вязкости, зарегистрированныев проведенных экспериментах, могут возникать из-за данного перехода.В приложении А размещен патент РФ на изобретение RU №2510010«Способ измерения анизотропных коэффициентов вязкости жидких кристаллови устройство для его осуществления», авторы: Пасечник С.В., Семина О.А.,Дубцов А.В., Шмелева Д.В., Цветков В.А., Чигринов В.Г.В приложении Б представлены значения интенсивностей прошедшегоизлучения при различных дозах облучения, необходимые для расчета углаповорота легких осей (Глава 3 диссертации).Заключение1.
Предложен и экспериментально апробирован модифицированный методзатухающего потока Пуазейля, предназначенный для измерения анизотропныхкоэффициентов сдвиговой вязкости нематических жидких кристаллов,ориентированных поверхностями. Модификация заключается в дополнительном2526Беляев В.В. Указ. соч. С.157.Tkachenko V. Ор.cit.
P.421использовании электрического поля и двух методик исследования затухающегопотока.2. Получены экспериментальные зависимости времен затухания потока иэффективной сдвиговой вязкости от управляющего напряжения и выполнентеоретический анализ экспериментальных данных, подтверждающийвозможность корректного определения двух коэффициентов вязкости Месовичапри использовании одной ЖК ячейки и электрического поля.3.
Экспериментальноисследованпроцессмедленногоизмененияповерхностной ориентации жидкого кристалла (глайдинга легких осей),индуцированный воздействием поляризованного светового излучения нажидкокристаллическую ячейку с фотоуправляемыми поверхностями вприсутствии электрического поля, направленного по нормали к поверхностям.Впервые установлена возможность азимутального поворота пространственнооднородной ориентационной структуры образца нематического жидкогокристалла за счет воздействия оптического излучения.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
