Введение к работе
Актуальность исследований. К настоящему времени в мире выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований молекулярных характеристик и физико-химических свойств различных гребнеобразных жидкокристаллических (ЖК) полимеров. При этом значительное внимание уделяется экспериментальному и теоретическому изучению влияния характера и формы вігутри- и межмолекулярного потенциалов взаимодействия на ориентационный порядок, конформацию, молекулярную и надмолекулярную ориеіггационную релаксацию. Для экспериментального решения этой проблемы принципиальное значение приобретает изучение ЖК полимеров различного молекулярного веса, а также сополимеров, содержащих сильно взаимодействующие функциональные группы с направленной вариацией их числа и химического строения. В этой связи представляется актуальным исследование синтезированных в последнее время на химическом факультете МГУ гребнеобразных ЖК гомополимеров в широком диапазоне молекулярных весов и сополимеров различного состава с боковыми группами, способными образовывать внутри- и межмолекулярные водородные связи.
Жидкокристаллические вещества характеризуются малой теплотой фазового перехода нематик - изотропная жидкость. Эта особенность определяет интенсивные флуктуации ориентационного порядка и связанные с ними предпереходные явления в изотропной фазе мезогенов при температурах, близких к температурам Тс превращеїшя из изотропного в жидкокристаллическое состояние. Эффективным методом исследования предпереходных явлений служит электрическое двойное лучепреломление (ЭДЛ, эффект Керра) в полях радиочастотного диапазона, поскольку позволяет изучать как равновесные электрооптические свойства изотропной фазы, гак и релаксационные процессы, проявляющиеся в предпереходной области температур. Исследование электрооптических явлений в недавно синтезированных ЖК полимерах представляет особый интерес, поскольку до настоящего времени остается открытым вопрос о том, какое влияние на физические свойства жидкокристаллической среды, формируемой боковыми мезогенными группами может оказывать основная полимерная цепь в зависимости от своей длины и химической структуры. При этом важно сравнительное исследование свойств полимера и соответствующего низкомолекулярного жидкого кристалла - аналога
бокового мезогенного привеска полимера. Сравнение физических свойств нематической и изотропной фазы жидких кристаллов в области температур, близких к Тс имеет важное значение для понимания структурной организации мезогенов выше и ниже температуры соответствующего фазового превращения. Ранее с использованием модельных, представлений Ландау-Де Жена была показана связь равновесшлх, а также динамических электрооптических характеристик изотропной фазы с характеристиками нематической фазы в случае отдельных низкомолекулярных ЖК различной химической природы. Представляется актуальным провести данное сопоставление для членов гомологического ряда иизкомолекулярных ЖК при систематическом изменении молекулярной структуры, а также проверить применимость использованной для этого физической модели к полимерным мезогенам.
Целью работы является экспериментальное изучение ЭДЛ и его динамики в изотропной фазе термотропных ЖК полимеров и сополимеров с боковыми мезогенными группами и низкомолекулярных нематиков, имеющих химическую структуру аналогичную боковым мезогенным группам полимера. В работе решены следующие задачи:
1. Изучены предпереходные явления в расплавах высокомолекулярных ЖК с
целью выяснения влияния основной цепи жидкокристаллического
гребнеобразного полимера и присутствия водородных связей в боковых
радикалах жидкокристаллических сополимеров на ЭДЛ и его динамику.
-
Экспериментально исследован эффект Керра и его динамика в иизкомолекулярных ЖК в синусоидальных импульсах электрического поля в радиочастотном диапазоне.
-
Экспериментально установлена связь равновесных и динамических характеристик выше и ниже температуры фазового перехода изотропный расплав- нематик как для высокомолекулярных так и для низкомолекулярных ЖК
Научная новизна работы заключается в следующем:
1.Впервые исследовались предпереходные явления в расплавах высокомолекулярных ЖК с целью выяснения влияния размера основной цепи жидкокристаллического гребнеобразного полимера на ЭДЛ и его динамику.
2.Впервые экспериментально показано влияние водородных связей на скорость релаксационных процессов в изотропной фазе жидкокристаллических гребнеобразных сополимеров.
Практическая значимость результатов работы связана с использованием
жидких кристаллов в электрооптических устройствах, предназначенных для
индикации и модуляции света. Получение необходимых эксплуатационных
характеристик технических устройств требует широкого изучения физических
свойств жидких кристаллов и установления связи между макроскопическими
свойствами и молекулярными характеристиками. Исследование эффекта
Керра непосредственно дает электрооптические и динамические
характеристики мезогенов, что является основой для анализа возможностей применения жидких кристаллов и поиска новых соединений с технически ценными свойствами.
Апробация работы. Основные результаты настоящей работы докладывались на VIII Международной конференции по оптике жидких кристаллов (Франция, 1995 г.), на Европейской конференции по жидким кристаллам (Польша, 1997г.), на VIII Международном симпозиуме по коллоидной и молекулярной электрооптике (С.Петербург, 1997 г.).
Публикации. Основные результаты опубликованы в 3-х статьях и в сборниках тезисов указанных выше конференций.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и списка литературы из 78 наименований; содержит 149 стр., в том числе 53 рисунка и 7 таблиц.