Диссертация (1173423), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Под воздействием светового или лазерного излучения молекулы50красителяориентируютсявнаправленииперпендикулярномплоскостивоздействующего излучения. Одна из важнейших характеристик азо-красителейявляется сила поверхностного сцепления, характеризующаяся полярной Wq иазимутальной Wj энергией сцепления (Таблица 1.4).
Для азо-красителя SD-1 силаповерхностного сцепления возрастает с увеличением поглощенной дозы [49]. НаРисунке 1.16 представлена структурная формула молекулы азо-красителя SD-1.Таблица 1.4 – Полярная и азимутальная энергии сцепления молекул азокрасителя SD-1 [50].Коэффициентдихроизма17,85ПараметрпорядкаWj´105 Дж/м2Wq´105 Дж/м2-0,4591,0049,43Рисунок 1.16 – Структурная формула молекулы азо-красителя SD-1 [49].Дисперсная система, рассмотренная в четвертой главе, представляет собойполимерную пористую пленку полиэтилентерефталата (ПЭТФ), заполненную ЖК5ЦБ. Цилиндрические поры диаметром 0,6 мкм, хаотически распределённые по еёповерхности и ориентированные перпендикулярно к данной поверхности,создаются путем использования треково-мембранной технологии (track-etchedmembrane technology [51, 52]) (TEM), заключающейся в бомбардировке тяжелымиионами с последующим химическим травлением.
На Рисунке 1.17 приведен примеризображения пористой ПЭТФ пленки.51Рисунок 1.17 – Пример TEM изображения пористой ПЭТФ пленки [53].52Глава 2 Методики создания жидкокристаллических ячеек ипроведения экспериментальных исследований объемных реологическихсвойств нематических жидких кристаллов, ориентированных поверхностями2.1 Методики создания поверхностной ориентацииПри исследовании реологических свойств НЖК в слоях микронной толщиныключевую роль играет создание высококачественной поверхностной ориентацииЖК, которая определяет исходную ориентационную структуру жидких кристаллови их физические свойства в отсутствии дополнительных ориентирующих факторов(электромагнитных полей и потоков) [5, 54].Существует несколько распространенных способов создания поверхностнойориентации, такие как натирание, метод фотоориентации, использованиеполимерных наночастиц и др.
[5, 55]. В данной работе для исследованияанизотропных сдвиговых вязкостей ЖК было необходимо изготовить ЖК ячейки сгомеотропной и планарной поверхностной ориентацией молекул. Ячейки сгомеотропной ориентацией обладают максимальной чувствительностью кградиенту давления. При этом вызванные градиентом давления слабые измененияориентационной структуры приводят к сильному оптическому отклику ЖК ячейки,помещенной между двумя поляроидами.
Это создает возможность использованиятаких ячеек для оптической регистрации медленно изменяющегося со временемградиента давления, приложенного к слою НЖК и вызывающего затухающийпоток Пуазейля, реализованный в описанных ниже экспериментах. Ячейки спланарной ориентацией использовались для исследования влияния электрическогополя, а также светового излучения на реологические свойства НЖК. В последнемслучае возможно определение анизотропных коэффициентов сдвиговой вязкости(вязкостей Месовича), что являлось одной из основных задач проведенныхисследований.53При создании ячеек обоих типов использовались стеклянные подложкитолщиной 1,1 мм с токопроводящим прозрачным ITO (indium–tin oxide – оксидиндия-олова) покрытием, применяемым в дисплейных технологиях.При изготовлении ячеек с гомеотропной ориентацией использовалисьизвестные технологии [5, 55] и соблюдались следующие этапы:1) Подготовка стеклянных подложек размером 0,5х2 см заключалась в ихочистке специальным раствором, промывке под проточной водой и сушке напечке до полного испарения воды (T » 374 К, t » 1800 с);2) Нанесение слоя хромолана (стеорилхлорида хрома 0,4% в изопропиловомспирте) на стеклянную подложку при центрифугировании, дальнейшаясушка при температуре 354 К до полного испарения раствора;3) Склеиваниеконструкции«сэндвич»типаэпоксиднымклеемсиспользованием калиброванной лески из нейлоновой нити толщиной 30 мкмв качестве спэйсеров;4) Заправка ЖК осуществлялась в изотропной фазе с дальнейшим охлаждениемдо температуры, соответствующей нематической фазе.
Качество иоднородность ориентации полученных образцов контролировались путемвизуального наблюдения в скрещенных поляроидах.При изготовлении ЖК ячеек с планарной поверхностной ориентацией вданной работе использовались две различные технологии создания планарнойповерхностнойориентациижидкогокристалла:технологиянатиранияповерхностей подложек и технология фотоориентации.
Обе технологии могут бытьиспользованы при изготовлении ЖК ячеек, предназначенных для исследованияобъемных реологических свойств жидких кристаллов. В тоже время, технологияфотоориентации позволяет создать фотоуправляемые поверхности, что открываетдополнительные возможности изучения процессов медленной поверхностнойдинамики,протекающихвобластиконтактажидкогокристалласфотоуправляемой поверхностью при совместном воздействии оптическогоизлучения и электрического поля.54Технологиянатиранияповерхностейподложек.Методсозданияпланарной поверхностной ориентации широко используется в дисплейнойиндустрии [55].Для создания поверхностной ориентации с высоким значением энергииповерхностного сцепления директора с подложкой широко используется нанесениена твердые подложки тонких (50-100 нм) пленочные слоев, таких материалов, какполиимид, нейлон с последующим натиранием подложек в заданном направлении.Из-за механического воздействия трение вызывает определенную степеньориентационного порядка в молекулярном сегменте полимера, что вероятновызвано пластической деформацией полимера под действием трения.
Данныйориентационныйпорядокзасчетанизотропныхмежмолекулярныхсилтранслируется на первый молекулярный слой ЖК, абсорбированных поверхностьюполимера, который, в свою очередь, задает направление преимущественнойориентациивслоежидкогокристалла,ограниченногоподложками.Преимуществом технологии натирания является ее относительная простота, в товремя как недостатками являются образование пылевых частиц, механическоеповреждение (полоски при трении) и возможная электростатическая опасность длясхем пленочных транзисторов на сложных экранах.
Поэтому другие технологии,например, фотоориентация, наклонное испарение и ориентация ионного пучка,также активно изучаются с целью их внедрения в массовое производство [55].Технологическая схема создания поверхностной ориентации ЖК методомнатирания представлена на Рисунке 2.1.Рисунок 2.1 – Технология натирания поверхностей.55Технологияфотоориентации.Альтернативнойтехнологией,использованной в настоящей работе, является технология фотоориентации [49].Данный метод обеспечивает заданную поверхностную ориентацию ЖК сзаданными направлением и силой сцепления за счет облучения поляризованнымсветом (оптического или УФ диапазонов) предварительно нанесенного наподложкуслояазо-красителянанометровойтолщины.Припоглощенииоптического излучения молекулами красителя, последние изменяют своюориентацию, что в конечном итоге приводит к возникновению ориентационнойупорядоченностивслоекрасителя,абсорбированныхповерхностьюЖКкотораямолекул.транслируетсяПриэтомнаслойнаправлениепреимущественной поверхностной ориентации ЖК перпендикулярно плоскостивоздействующего излучения, а сила поверхностного сцепления возрастает сувеличением поглощенной дозы.Специфической особенностью указанной технологии является возможностьизменения первичного направления поверхностной ориентации слоя жидкогокристалла, заполняющего ЖК ячейку, за счет вторичного облучения светом, сплоскостью поляризации, образующей заданный угол относительно положенияплоскости поляризации первичного облучения.
Медленный процесс измененияповерхностной ориентации описывается в терминах азимутального скольжения(глайдинга) легкой оси, определяющей преимущественное направление молекулЖК,абсорбированныхповерхностью.Альтернативнымрешением,обеспечивающим фотоуправляемый глайдинг легкой оси, является облучениеполяризованным светом жидкокристаллического слоя, допированного красителем[56, 57]. Стоит отметить, что явление глайдинга носит достаточно общий характер,так как оно может быть вызвано воздействием и других факторов, например,магнитных и электрических полей [58-66]. В настоящее время данный процесснашел применение в технологии оптической перезаписи (Рисунок 2.2),используемой в дисплейной отрасли [67].
Экспериментальным и теоретическимисследованиям явления фотоиндуцированного глайдинга, в том числе придополнительномналичииэлектрическогополя,посвященрядработ,56опубликованных в последние годы [68-71]. Поверхностная ориентация на одой изподложек задавалась натиранием, в то время как на второй подложке онаобеспечивалась описанным выше методом фоториентации.
Поворот легкой оси нафоточувствительной подложке приводил к изменению состояния поляризациипроходящегосвета,чторегистрировалосьпринаблюденииячейкивполяризованном свете (Рисунок 2.2).Рисунок 2.2 – Технология оптической перезаписи [67].В настоящей работе использовались ЖК ячейки с обеими фотоуправляемымиподложками (ячейка второго типа). В этом случае возможна реализацияазимутального поворота монодоменного образца ЖК на заданный угол, чтопредставляет интерес с точки зрения определения анизотропных коэффициентовсдвиговой вязкости Месовича в слое ЖК. Кроме того, экспериментальноеисследование медленной поверхностной динамики ЖК в данных условияхпредставляет и самостоятельный интерес, так как оно позволяет определитьхарактерные времена глайдинга и рассчитать специфические реологическиепараметры, входящие в теоретические модели данного процесса.572.2 Этапы создания жидкокристаллической ячейки сфотоориентируемыми поверхностямиНа Рисунке 2.3 изображено схематическое представление процесса созданияфотоориентируемых поверхностей.Рисунок 2.3 – Схема создания ЖК ячейки сэндвич-типа с фотоориентируемыми поверхностями.Процедура создания ЖК ячейки разделялась на следующие этапы:1.Жидкокристаллическая ячейка состоит из нижней и верхней стеклянныхподложек (толщиной 1,1 мм).
Первоначально проводится процедура очистки ихповерхностей в мыльном растворе. Затем – промывание подложек в чистой воде ипомещение их в дистиллированную;2.Очищенные подложки высушиваются в печи в течение 3600 с при Т=3743.Нанесение на внутреннюю поверхность, покрытую токопроводящимК;слоем ITO с межэлектродными промежутками шириной b=50 мкм, слоя азокрасителя SD1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
