Диссертация (1173423), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Несколько капель 0,5% раствора SD1 в диметилформамиде (ДМФ)центрифугировались сначала при скорости 13 об/с течение 10 с, затем со скоростью50 об/с в течение 40 с. Диметилформамид [C3H7NO] представляет собойорганический растворитель, применяемый в производстве синтетических волокони пленок;584.Сушка подложки с нанесенным фотоориентирующим слоем в печи втечение 2400 с при Т=354 К для удаления остатков растворителя;5.Выполнениетехнологиифотоориентациипутемоблученияфотоориентируемого слоя поляризованным УФ излучением (λ=365 нм) с помощьюУФлампыVL-6.LMчерезполяроид,плоскостьполяризациикоторогоперпендикулярна оси OY. В результате облучения УФ светом молекулы азокрасителя SD1 поворачиваются перпендикулярно направлению поляризации УФсвета.
Доза предварительной засветки находится в соответствии с выражением:Ä = ∙ ,(2.1)где I – интенсивность УФ–излучения (Вт/м2); t – время воздействия (с) [49].Конкретные расчеты доз предварительного облучения будут представлены ниже;6.СклеиваниеЖКячейкисэндвич-типафотоориентируемымиповерхностями друг другу с помощью эпоксидного клея при использованиикалиброванной лески из нейлоновой нити или лавсановой пленки различнойтолщины в качестве спэйсеров;7.Заправка ЖК осуществлялась в нематической фазе.
Проверка толщиныпланарного образца проводилась по методике, описанной ниже.2.3 Метод затухающего потока Пуазейля для реологическихисследованийХорошо известно, что исследования нематиков в течении Пуазейля можнорассматривать как надежный метод определения анизотропной сдвиговой вязкостии коэффициентов Лесли. Данные параметры вязкости влияют на временасрабатывания жидкокристаллических дисплеев (LCD) и других ЖК устройств [72,73]. В частности, в некоторых современных типах дисплеев реализуется начальнаягомеотропная ориентация.
Для расчета динамического оптического откликаподобных устройств нужно знать не только коэффициент вращательной вязкостиγ1, но и, так называемую, «вязкость обратного потока» ηb, которая может бытьполучена из измерений анизотропной сдвиговой вязкости в потоке Пуазейля [74].59Как правило, для создания однородной ориентации в слое НЖК при такихизмерениях применяются сильные магнитные поля [47]. При этом, точныеизмерения такого типа требуют использования большого количества ЖК (около 10см3) [35], что препятствует проведению рутинных лабораторных измерений длявновь синтезированных жидкокристаллических материалов.В данной работе предлагается модификация ранее предложенного методаопределения коэффициентов сдвиговой вязкости [5], описанного в Главе 1. Однойиз особенностей метода было использование трех ячеек клиновидной толщины –по одной для измерения каждого коэффициента сдвиговой вязкости, схемы ЖКячеек представлены на Рисунке 1.14.
В общем случае конструкция ЖК ячееквключала клиновидный канал с двумя участками различной ориентации – узкаяполоса с гомеотропной ориентацией, через которую пропускался лазерный луч дляполучения оптического отклика, и широкая полоса с планарной ориентацией. Изработы[1]следует,пропорциональначторазностьразностименисковдавленияΔP,воткрытыхкотораятрубкахΔHизменяетсяпоэкспоненциальному закону (1.54). Конструкция ячеек предполагала достаточносложную обработку внутренних поверхностей и наличие клиновидного канала, чтосоздавало трудности при их изготовлении. При этом, каждая индивидуальнаяячейка должна была быть откалибрована при использовании изотропной жидкостис известной сдвиговой вязкостью.В данной работе приводятся результаты экспериментальных исследованийвязкостных свойств жидкого кристалла, помещенного в ячейку с двумяпараллельно соединенными частями с гомеотропной и планарной ориентациями.Использованиефотоориентирующихповерхностей,стабилизированныхэлектрическими полями, позволяет модифицировать метод [1] с целью егоупрощения и повышения достоверности результатов измерений.602.4 Метод измерения толщины исследуемого образца с планарнойориентациейДля измерения толщины ЖК ячейки с планарной поверхностнойориентациейЖКмолекулиспользоваласьэкспериментальнаяустановка,представленная на Рисунке 2.4, которая позволила оценить релаксацию ЖК спомощью прошедшего лазерного излучения после воздействия электрическимполем на исследуемый образец.Рисунок 2.4 – Экспериментальная установка для измерения толщины ЖК слоя с планарнойориентацией молекул.Для этого планарная ячейка устанавливалась на оптической скамье, к нейподводилось электрическое поле.
При этом ячейка находилась между двумяскрещенными поляроидами. Прошедший через ЖК ячейку лазерный луч попадална фотоприемник и передавался на персональный компьютер, после чегообрабатывался с помощью программы Lgraph2. С помощью генератора подавалосьэлектрическое поле для ориентации ЖК директора n по полю на несколько секунд,после чего электрическое поле отключалось. Жидкий кристалл начиналвозвращаться в исходное состояние, а на экране компьютера на графике, которыйстроился в программе Lgraph2, это отображалось в виде экстремумов. Для оценкитолщины ячейки использовалась формула:61d=Æ∙Ç∆È+Ç #∆È ÉarcsinÊÊ0,(2.2)где N – количество экстремумов (минимумов), λ – длина волны лазера (0,65 нм),∆n – показатель преломления ЖК, I – конечное значение интенсивности послевыключения поля, I0 – амплитуда осцилляций интенсивности света.2.5 Конструкции экспериментальных жидкокристаллических ячеекДля проведения исследовании реологических свойств ЖК в затухающемпотоке Пуазейля были подготовлены ЖК ячейки нескольких типов.Экспериментальная ЖК ячейка первого типа.
Измерительная ячейкасостоит из двух параллельных каналов различного зазора, конструкцияпредставлена на Рисунке 2.5. С помощью технологии натирания в канале сбольшим зазором создана однородная планарная поверхностная ориентация ЖК,при этом в качестве дополнительного ориентационного параметра к немуподведено переменное электрическое поле.
Это позволяет изменять исходнуюориентацию ЖК с положительной анизотропией диэлектрической проницаемости(минимальный коэффициент анизотропной сдвиговой вязкости η2) для получениямаксимального (η1) значения анизотропной сдвиговой вязкости ЖК, используяодну измерительную ячейку по крайней мере для ЖК с высоким положительнымзначениеманизотропиидиэлектрическойпроницаемости[75].Такчтоизмерительная процедура становится значительно проще по сравнению сиспользуемой ранее при повышении достоверности полученной информации.Второй канал с малым зазором и исходной гомеотропной ориентацией, выполняет,функцию датчика давления. Однако, в модифицированном методе каналыразделены двумя стеклянными пластинами с помещенным между нимизеркальным слоем, что позволяет проводить регистрацию оптического сигнала врежиме отражения [76].62Рисунок 2.5 – Конструкция экспериментальной ЖК ячейки первого типа.Имеющее при этом место двойное прохождение поляризованного луча светаповышает чувствительность оптического отклика к искажениям ориентационнойструктуры гомеотропного слоя, вызванным течением ЖК, что позволяетминимизировать толщину гомеотропного слоя (до 50 мкм).Кроме того, при меньшей толщине гомеотропного слоя возрастаеториентирующее действие поверхностей, что обеспечивает линейный режимдвижения директора в плоскости потока и исключает возможность возникновениягидродинамической неустойчивости в гомеотропной части ячейки.При изготовлении экспериментальных ЖК ячеек необходимо учитыватьнеравенство гидродинамических сопротивлений гомеотропного (Rh) и планарного(Rp) прямоугольных каналов, чтобы минимизировать влияние гомеотропного слояна поток Пуазейля:~ ≫ Ä .(2.3)Для оценки влияния гометропного канала на эффективную вязкость ηэффрасcчитаем гидродинамические сопротивления гомеотропного (Rh) и планарного(Rp) прямоугольных каналов, воспользовавшись уравнением:=MRÀ,(2.4)где Kc – постоянная канала, равная:Í =EiÁ#$|,(2.5)63где d – толщина канала, A – высота канала, L – длина канала.Геометрические размеры для ячейки I (первого типа): высота канала A иширина канала L совпадают для гометропного и планарного каналов, толщинагометропного канала dh=50 мкм; толщина планарного канала dp=150 мкм, тогда:~ =Ä =#$MT |(c3∙#3ÎÏ )i Á#$Ma |(#c3∙#3ÎÏ )i Á|= 10,1 ∙ 10#$ ,Á|= 0,073 ∙ 10#$ .ÁПодставив численные значения в (2.3) для ЖК ячейки первого типа, можносделать вывод об удовлетворении условию данного неравенства.Таким образом, относительное влияние гомеотропной части на эффективнуювязкость ЖК составляет около 0,7%.Экспериментальная ЖК ячейка второго типа.
Конструкция ЖК ячейкивторого типа представлена на Рисунке 2.6. Она создана на основе патента RU№2510010 от 20.03.2014 «Способ измерения анизотропных коэффициентоввязкости жидких кристаллов и устройство для его осуществления», авторыПасечник С.В., Семина О.А., Дубцов А.В., Шмелева Д.В., Цветков В.А., ЧигриновВ.Г. (Приложение А).ЖК ячейка второго типа включает в себя два канала с гомеотропной ипланарной поверхностной ориентациями, соединенными между собой попараллельной схеме прямоугольными каналами толщиной d с обеих сторон. Дляподачи разности давления ΔН к каналам подключены цилиндрические трубкидиаметра D в открытых торцах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
