Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1173423), страница 8

Файл №1173423 Диссертация (Реологические свойства нематических жидких кристаллов при воздействии поверхностей, электрического поля и светового излучения) 8 страницаДиссертация (1173423) страница 82020-05-15СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Для прямоугольного канала, имеющегодлину L, ширину A и постоянную толщину d, такие потери пропорциональныобъемному расходу жидкости Q = dV/dt (V – объем жидкости, протекающей черезпоперечное сечение канала). Используя (1.35) и (1.36), легко получить:∆P®T = −#$®T ¶∙ Q = −R ∙ Q,¯i ·(1.46)где R – гидродинамическое сопротивление капилляра,R = Y h# = η# /K » ,(1.47)¯i ·K» =(1.48)#$¶- константа, которая зависит только от геометрических размеров капилляра спрямоугольным сечением (линейные размеры d×A, d<<А), h1 = ½(a4 +a5 - a2) –вязкость, которая соответствует гомеотропной ориентации ЖК слоя.Из геометрии, показанной на Рисунке 1.13, легко получить связь междуобъемным расходом Q и скоростью изменения разности уровней ΔH:›E(¼½)$E‹= ∙,(1.49)где S = pD2/4 – поперечное сечение открытых трубок.

Принимая во вниманиеочевидноесоотношениеΔP=ρgΔH,из(1.46),(1.49)легкополучитьдифференциальные уравнения для разностей уровней и давления ΔH и ΔP:E(¼½)E‹E(¼{)E‹=(¼½)=(¼{)¾¾,(1.50),(1.51)где==`RÀ›MT$KŒ∙›RÀ=2∙MT`EiÁ]|_P a∙ = ∙R,(1.52)∙ (1.53)параметр, который включает размеры капилляра и открытых трубок [5].Решая уравнения (1.50)-(1.51), можно сделать следующие выводы:441.

Разность гидростатического давления ΔP (пропорциональная разности уровнейΔH в открытых трубках), которая индуцирует сдвиговое течение, экспоненциальноубывает со временем:DP(t) =DP0 exp(-t/t),(1.54)2. Характерное время затухания t пропорционально коэффициенту сдвиговойвязкости h1:t ~ h1,(1.55)3. Согласно уравнению (1.44), разность фаз также экспоненциально убывает современем:d(t) =d0 exp(-t/td),(1.56)где время релаксации разности фаз:td = t/2 = h1 /K.(1.57)Кроме того, аналогичные выводы справедливы и для канала переменнойтолщины с зазором. Легко показать, что в этом случае (при достаточно небольшомзначении угла клинообразной ячейки) параметр K может быть выражен как:=aÁ(EÂÃG jE0 )∙(EÂÃGjE0a )]_P a |,(1.58)где dmax и dmin - максимальные и минимальные значения зазора в клинообразнойячейке.Таким образом, коэффициент сдвиговой вязкости η1 можно определить извременной зависимости интенсивности света I(t), полученной при затухающемпотоке.

Отметим, что при использовании клинообразной ячейки уменьшаетсяошибка эксперимента, связанная с отклонением ориентации от исходнойгомеотропной. В случае граничной гомеотропной ориентации в соответствии с(1.43), чувствительность ЖК слоя к градиенту давления возрастает с толщинойслоя. Таким образом, небольшие отклонения ориентации ЖК от гомеотропной,регистрируемые оптическим методом, сначала происходят в более толстой частиячейки. В то же время, в более тонких частях слоя ориентация изменяется мало, чтоделает общую эффективную вязкость ближе к основному коэффициенту η1, чем вслучае ячейки постоянного зазора.45Аналогичная конструкция ячейки использовалась для получения другихосновных сдвиговых вязкостей η2 и η3.

В этом случае узкая полоса с гомеотропнойориентацией была сформирована в части ЖК-ячейки с наименьшей толщиной длярегистрации временных зависимостей интенсивности света I(t) (Рисунок 1.14).Рисунок 1.14 – Строение ЖК-ячеек с комбинированной ориентацией ЖК для измерений трехосновных коэффициентов вязкости [1].Общая эффективная вязкость определяется затухающим потоком впланарной части ячейки с площадью, существенно большей, чем площадьгомеотропной части. Таким образом, выражения (1.56) и (1.57) остаютсясправедливыми при замене η1 на соответствующую сдвиговую вязкость (η2 или η3)для планарной ориентации в направлении потока или в направлении,перпендикулярном плоскости течения.Примеры временных зависимостей интенсивности света I(t) и разности фазδ(t), полученные при использовании ячеек с различными типами предпочтительнойориентации, показаны на Рисунке 1.15.46Рисунок 1.15 – Оптическая реакция и временная зависимость измеренной разности фаз в MLC6609 для трех основных геометрий сдвигового потока.

Зависимые от времени фазовыезапаздывания δ(t) определяют соответствующие времена затухания τδ и анизотропные сдвиговыевязкости ηi ЖК. (a) τδ = 132 с, η1 = 0,156 Па·с; (b) τδ = 81,8 с, η2 = 0,022 Па·с; (c) τδ = 134,8 с, η3 =0,0371 Па·с [1]).Зависимости δ(t) соответствуют простому закону затухания (1.56), которыйобеспечивает определение трех основных коэффициентов сдвиговой вязкости.Оценкивозможныхошибоксоставляютоколо5%,чтоявляетсяудовлетворительным результатом с учетом малого объема используемого ЖК.Этот метод является перспективным для реологических исследований вновьсинтезированных жидких кристаллов [46], поскольку для измерений требуетсяотносительно небольшое количество (около 1 г) ЖК.В заключении следует отметить, что прямые измерения анизотропныхсдвиговых вязкостей в потоках нематических жидких кристаллов дают наиболеедостоверную информацию о диссипативных параметрах материала, важную дляпрактического применения.

В принципе, все коэффициенты Лесли могут бытьполучены посредством данных измерений. Основная проблема заключается в47достижении достаточно высокой точности измерений. Она может быть решенапутем строгого учета и минимизации возможных ошибок (см. [23]). Использованиесильных магнитных полей и большого количества жидких кристаллов, делаюттакиеустановкиневозможнымидлярутинныхизмерений.Некоторыекачественные исследования (как [26]) были сделаны с относительно небольшимколичеством ЖК. К сожалению, ошибки, возникающие при определении важногона практике коэффициента вязкости η1, слишком велики (более 10%). Их можноуменьшить путем правильной обработки внутренних поверхностей канала. Тем неменее, даже в этом случае сильные магнитные поля используются для преодолениявызванной потоком ориентации ЖК. Таким образом, разработка новых методовизмерения имеет важное значение.

Наиболее перспективным способом решенияупомянутыхвышепроблемявляетсяиспользованиеповерхностно-индуцированной ориентации для стабилизации монодоменной структуры в тонкихслоях ЖК (около 100 мкм и меньше). При практической реализации этой идеи былпредложен оптический метод измерения анизотропной сдвиговой вязкости [1].Этот метод не требует мощных магнитов и может использоваться при изучениинебольшого количества ЖК (менее 1 г).

Стандартный набор оптическихинструментов и простая процедура эксперимента делают данный метод довольнопривлекательнымдляконтрольныхизмеренийвновьсинтезированныхжидкокристаллических материалов. Более того, он может применяться дляизучения лиотропных нематиков, ориентация которых магнитными полямисопряжена с дополнительными трудностями.1.6 Постановка задачи исследования, выбор экспериментального метода иобъектов исследованияИз приведенного выше литературного обзора следует актуальностьисследованияповерхностямивязкостныхразличнойсвойствжидкихтопологииприкристаллов,ориентированныхдополнительномиспользованиимагнитных (электрических) полей.

В связи с этим, задачей данного исследования48является изучение реологических свойств жидких кристаллов в условияхвоздействия ориентирующих поверхностей различной топологии и электрическогополя, в том числе в области контакта жидкого кристалла с фотоуправляемымиповерхностями.Основным методом, использованным в данной работе, является методзатухающего потока Пуазейля, позволяющего определить анизотропные вязкостижидкого кристалла, в сочетании с оптическими методами контроля объемной иповерхностной ориентации жидкого кристалла.Объектами исследования диссертационной работы являются нематическийжидкий кристалл 5ЦБ (4-пентил-4’-цианобифенил), поверхностные слои НЖК,контактирующего с нанометровыми фотоуправляемыми слоями азо-красителя SD1,атакжедисперснаясистема–полимернаяпористаяпленкаполиэтилентерефталата (ПЭТФ), заполненная нематическим жидким кристаллом.Использование НЖК 5ЦБ (4’-pentyl-4-cyanobiphenyl) с хорошо изученнымисвойствами и известными параметрами (данные приведены в Таблицах 1.2, 1.3)позволило отработать предложенные методики и сравнить полученные результатыс независимыми источниками [47].

Данный ЖК обладает сравнительно большойположительной величиной статической анизотропии Δ0=11,5 (ǁ=18,5, ⊥=7),достаточно большим дипольным моментом µ=5,1, его показатели оптическогопреломления n⊥=1,53, nǁǁ=1,71, а времена релаксации сильно зависят оттемпературы и попадают в интервал τ~27-85 нс [48]. НЖК 5ЦБ имеетстержнеобразную форму молекул, что позволяет наблюдать за их переориентациейчерез поляризационный микроскоп.Таблица 1.2 – Характеристики НЖК 5ЦБ при Т=300 К [10].Вязкость, Па·сМодули Франка, Нh10,1052K116,2×10-12h20,0204K223,9×10-12h30,0326K338,2·10-1249h12-0,0060g10,0777Плотность, кг×м-3g2=h1-h2-0,0848r1020a1-0,0060a2-0,0812ТNI309,4 Кa3-0,0036a40,0652a50,0640a6-0,0208Таблица 1.3 – Значения коэффициентов вязкостей Месовича η1, η2, η3, η12, ивращательной вязкости γ1 НЖК 5ЦБ, выражено в Па·с [47].5ЦБT, Кη1η2η3η12γ12970,12960,02290,0374-0,01110,09683000,10520,02040,0326-0,00600,07773030,08690,018550,0287-0,00550,06073060,06850,017200,0256-0,00210,04503080,05810,016670,0240-0,00200,0334308.90,05290,016890,0235-0,00240,02623100,02533150,02053200,016843250,01402Данные независимых источников будут использоваться и сравниваться сданными, полученными экспериментальным путем, на протяжении всей работы.Азо-краситель SD-1 представляет собой низкомолекулярное соединение,использующееся для создания фотоориентирующего слоя на стеклянныхподложках.

Характеристики

Список файлов диссертации

Реологические свойства нематических жидких кристаллов при воздействии поверхностей, электрического поля и светового излучения
Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6382
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее