Введение к работе
Актуальность проблемы. Результаты экспериментальных и теоретических исследований ориентационных процессов в нематических жидких кристаллах (НЖК) при высоких давлениях в больших объемах, позволяющие получить информацию о молекулярно-кинетических превращениях при изменяющихся Р, Т - термодинамических параметрах состояния вещества, показывают необходимость применения акустического метода для измерения диссипативных параметров.
Исследование свойств НЖК обусловлено возможностями их использования на практике, уточнением имеющихся и разработкой новых феноменологических и молекулярно-статистических теорий ЖК для построения единой теории конденсированных сред.
Цель работы. Исследование релаксационных свойств нематических жидких кристаллов (НЖК) при высоких давлениях на основе измерения амплитудных и фазовых характеристик диссипативного акустического параметра в статическом и вращающемся магнитных полях. Изучение динамики ориентационных процессов в НЖК в автоклавных условиях, включая области полиморфных превращений. Установление степени влияния частоты ультразвука на фазовые параметры временной зависимости анизотропии коэффициента поглощения ультразвука во вращающемся магнитном поле.
Решение этой задачи включает:
разработку и создание экспериментальной установки для изучения динамики ориентационных процессов в НЖК в автоклавных условиях;
исследование влияния температуры и давления на фазовую характеристику анизотропного диссипативного акустического параметра во вращающемся магнитном поле;
установление зависимости анизотропии коэффициента поглощения ультразвука на различных частотах от давления и температуры;
установление влияния частоты ультразвука на фазовые параметры временной зависимости анизотропии коэффициента поглощения;
- установление зависимости температуры фазового перехода
НЖК-ИЖ от давления в Н-8 (эвтектическая смесь н-(п-метокси-
бензилиден)-п-бутиланилина (МББА) и н-(п-этоксибензилиден)-п-
бутиланилина (ЭББА));
- установление зависимости времени ориентационной релакса
ции и коэффициента вращательной вязкости от давления и температуры;
- проведение теоретического анализа экспериментальных ре
зультатов на основе существующих теорий.
Научная новизна. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования анизотропных жидкостей при изменяющихся температуре и давлении на основе измерения амплитудных и фазовых характеристик диссипативного параметра на различных частотах ультразвука в статическом и вращающемся магнитных полях, а также проведение всестороннего анализа массива данных экспериментальных результатов. Показано, что ультразвуковые исследования являются эффективным средством изучения динамики ориентационных процессов в НЖК, включая области полиморфных превращений при высоких давлениях, в макроскопических объемах превышающих магнитную длину когерентности.
Впервые исследовано: влияние давления (до 6-Ю7 Па) на анизотропию коэффициента поглощения ультразвука и динамику ориентационных процессов ЖК во вращающемся магнитном поле при частотах ультразвука 2,8 и 8,3 МГц при постоянном зондируемом расстоянии; поведение диссипативных коэффициентов в асинхронном режиме ротационного магнитного поля.
Впервые обнаружено:
отсутствие влияния частоты ультразвука на фазовые параметры временной зависимости анизотропии коэффициента поглощения на низких частотах;
зависимость анизотропии коэффициента поглощения ультразвука от частоты вращения магнитного поля при различных температурах, давлениях и частотах ультразвука имеет универсальный характер;
уменьшение времени ориентационной релаксации и коэффициента вращательной вязкости с энергией активации, зависящей от давления, при повышении температуры;
влияние температуры и давления на время ориентационной релаксации определяется зависимостью "свободного" объема от термодинамических параметров состояния.
На основе экспериментальных данных выполнен анализ ряда выводов существующих теорий.
Научная и практическая ценность. Создана экспериментальная установка, позволяющая проводить измерения значений
5 анизотропии коэффициента поглощения ультразвука в НЖК в широком диапазоне температур. Результаты экспериментальных исследований позволяют проводить анализ и проверку отдельных положений рассматриваемых теорий. Полученные экспериментальные значения позволят расширить области применения НЖК при разработке устройств с применением ЖК в качестве рабочих тел. Автор защищает:
результаты методических и конструкторских разработок, позволяющих изучать кинетические свойства ЖК при изменяющихся термодинамических параметрах состояния;
обнаруженные зависимости акустических и релаксационных параметров от температуры и давления;
результаты анализа экспериментальных результатов, выполненного в рамках используемых теорий с оценкой отдельных положений теории.
Апробация работы. Отдельные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональном межвузовском семинаре "Процессы теплообмена в машиностроении", г. Воронеж, 1996 г; научно-технической конференции "Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья", г. Липецк, 1996 г; Всероссийской научной конференция, г. Воронеж., 1997 г; научном семинаре кафедры общей физики МПУ, г. Москва, 1997 г.
Структура и объем работы. Диссертация содержит 114 страниц машинописного текста, 40 таблиц, 78 рисунков, библиографию из 134 наименований. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и выводов, списка литературы и приложения, включающего 21 таблицу.