Введение к работе
Актуальность проблемы. Совершенствование методов изучения и экспериментальное исследование динамических свойств жидкокристаллических веществ при различных температурах под действием внешних магнитных полей представляет собой одну из основных актуальных задач физики конденсированного состояния.
Ориентационная упорядоченность жидких кристаллов (ЖК) в сочетании с высокой трансляционной молекулярной подвижностью определяет их необычные анизотропные физические свойства и повышенную чувствительность к воздействию внешних полей, а также их многочисленные применения в технике.
Акустический метод исследования динамических и релаксационных свойств нематических (НЖК) и смектических (СЖК) мезофаз доказал свою высокую эффективность. Она прежде всего связана с возможностью исследования объемных образцов (не подверженных искажениям ориентационной структуры ограничивающими поверхностями) и проведения измерений в очень широком частотном диапазоне.
Особый интерес представляют области вблизи фазовых полимезоморфных переходов. Здесь акустические измерения дают ценную информацию о предпереходных явлениях..
C учетом задач, решаемых в настоящей работе, в качестве объектов исследования выбраны следующие жидкокристаллические соединения и смеси НЖК: ЖК-440 (Tf = 265,7 K; Tc = 344,5 .. 345,6; < 0), представляющий собой смесь изомеров п-н-бутил-п-метоксиазоксибензола (БМОАБ) и н-бутил-п-гептаноилоксиазоксибензола (БГОАБ) в сотношении (2:1)), ЖК-1282(Tf = 253,1 K; Tc = 335,1 K; > 0), который состоит из алкоксицианбифенилов (80% массовой доли), эфира Демуса (16%) и эфира Грея (4%)) и ББОА (4-бутоксибензилиден-4-октиланилин имеющий, смектическую B (Т=33,8...49,3 К), смектическую A (Т=49,3...63,5 К) и нематическую (Т=63,5...78,7 К) мезофазы). Выбор объектов исследования был сделан исходя из их научно-прикладной значимости. Присущее смесям НЖК расширение температурного интервала нематической фазы относительно компонентов смеси обеспечивает возможность исследования динамики ориентационных процессов в области состояний, не подверженных влиянию предпереходных явлений.
Цель работы. Основной задачей диссертации является исследование акустическим методом релаксационных и динамических свойств жидких кристаллов в области низких ультразвуковых частот (96-760 кГц), в статических магнитных полях при изменяющейся температуре, включая области фазовых превращений. Решение данной задачи включает разработку методики исследования акустических параметров ЖК в статическом магнитном поле; создание экспериментальной установки для исследования релаксационных свойств ЖК акустическим методом при изменяющейся температуре в статическом магнитном поле различных индукций; исследование влияния температуры на скорость и коэффициент поглощения ультразвука и их анизотропию в низкочастотном ультразвуковом диапазоне, а также проверку возможного нарушения общепринятой гидродинамики СЖК А в этом частотном диапазоне.
Научная новизна. Создана установка для акустических исследований динамики ориентационных процессов в НЖК (в области низких частот 96-760 кГц), под воздействием внешнего магнитного поля в температурном диапазоне 275 – 350 К.
Исследованы анизотропные акустические параметры НЖК в области низких ультразвуковых частот.
Осуществлена проверка возможного нарушения общепринятой гидродинамики смектиков А, в низкочастотном ультразвуковом диапазоне (96-760 кГц).
Практическая ценность. Создана измерительная установка для исследования релаксационных свойств ЖК акустическим методом в области низких частот (96-760 кГц) в статическом магнитном поле в температурном диапазоне 275 - 350 К.
Получены экспериментальные данные в ходе акустических исследований вязкоупругих, термодинамических и релаксационных свойств ЖК. Полученные результаты могут быть использованы для проверки адекватности молекулярно-статистических теорий мезофазы и уточнения уравнений гидродинамики ЖК. В работе представлены числовые значения акустических параметров и коэффициентов, характеризующих релаксационные процессы в НЖК и СЖК, а также критические явления в области полимезоморфных превращений, которые могут быть использованы для расчета параметров устройств с жидкокристаллическим рабочим телом.
Автор защищает:
- результаты методических и конструкторских разработок, позволяющих изучать динамику ориентационных процессов ЖК в статических магнитных полях при изменяющихся параметрах температуры, магнитного поля, частоты ультразвука.
- результаты анализа экспериментальных данных, выполненного в рамках гидродинамических и молекулярно-статистических теорий жидкокристаллического состояния вещества.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях преподавателей и аспирантов МГОУ, г.Москва 2010, 2011 г., Всероссийской конференции ФАГРАН 2010, г.Воронеж, VI Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Самоорганизация при фазообразовании», г.Иваново, 2010 г.
Структура и объем работы. Диссертация содержит 117 страницы машинописного текста, 17 таблиц, 30 рисунков, библиографический список из 162 наименований, состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения.
