高分子液晶材料班級(jí)姓名學(xué)號(hào)摘要：液晶高分子是在一定條件下能以液晶相態(tài)存在的高分子,高分子化合物的功能特性和液晶相序的有機(jī)結(jié)合賦予了液晶高分子以鮮明的個(gè)性和特色，以高強(qiáng)度、高模量、低熱膨脹率、耐輻射和化學(xué)藥品腐蝕等優(yōu)異性能開(kāi)辟了特種高分子材料的新領(lǐng)域。在機(jī)械、電子、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用已嶄露頭角,目前正向生命科學(xué)、信息科學(xué)、環(huán)境科學(xué)蔓延滲透,并將波及其它科技領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：高分子液晶材料歷史與發(fā)展結(jié)構(gòu)與性能一、概述液晶LCD（LiquidCrystalDisplay）對(duì)于許多人而言已經(jīng)不是一個(gè)新鮮的名詞。從電視到隨身聽(tīng)的線控，它已經(jīng)應(yīng)用到了許多領(lǐng)域。液晶現(xiàn)象是1888年奧地利植物學(xué)家F.Reintizer在研究膽甾醇苯甲酯時(shí)首先發(fā)現(xiàn)的。研究表明，液晶是介于液體和晶體之間的一種特殊的熱力學(xué)穩(wěn)定相態(tài)，它既具有晶體的各相異性，又有液態(tài)的流動(dòng)性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多數(shù)由小分子量基元鍵結(jié)合而成，它是一種結(jié)晶態(tài)，既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的各向異性特征。二、液晶高分子材料的分類及其特性目前，液晶高分子分類方法有三種。從液晶基元在分子中所處的位置可分為主鏈型和側(cè)鏈型兩類。從應(yīng)用的角度可分為熱致型和溶致型兩類，這兩種分類方法是相互交叉的，即主鏈型液晶高分子同樣具有熱致型和溶致型，而熱致型液晶高分子又同樣存在主鏈型和側(cè)鏈型。從液晶高分子在空間排列的有序性不同，液晶高分又有近晶型、向列型、膽甾型三種不同的結(jié)構(gòu)類型。1、主鏈型液晶高分子主鏈型高分子液晶是指介晶基元處于主鏈中的一類高分子材料。在20世紀(jì)70年代中期以前，它們多是指天然大分子液晶材料。自從Dupont公司首次獲得聚芳香酰胺的溶液型主鏈型高分子液晶性質(zhì)的應(yīng)用以來(lái)，主鏈型高分子液晶材料的合成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系和應(yīng)用等都得以很大發(fā)展。按液晶形成過(guò)程，主鏈型高分子液晶可以分為溶液型主鏈高分子液晶和熱熔型主鏈高分子液晶。a：溶液型主鏈高分子液晶其研究最多的則是聚芳香酰胺類和聚芳香雜環(huán)類聚合物。酰胺為代表的一類溶液型高分子液晶而言，就必須借助于極強(qiáng)的溶劑，例如，通常使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99%的濃硫酸等。除了聚肽、聚芳香酰胺和聚芳香雜環(huán)類溶液主鏈高分子液晶以外，纖維素及其衍生物也能形成溶液型液晶。主要用于制備超高強(qiáng)度、高模量的纖維和薄膜。材料的高強(qiáng)度、高模量來(lái)源于聚合物鏈在加工過(guò)程中，在一些特殊的溶劑中形成了各向異性的向列態(tài)液晶。b：熱熔型主鏈高分子液晶其高分子液晶材料與普通的高分子材料相比，有較大的性質(zhì)差別。良好的熱尺寸穩(wěn)定性；透氣性非常低；對(duì)有機(jī)溶劑的良好耐受性和很強(qiáng)的抗水解能力。基于熱熔型主鏈液晶高分子的上述性質(zhì)，它特別適用于上述各性質(zhì)綜合在一起的場(chǎng)合。在電子工業(yè)中制作高精度電路的多接點(diǎn)部件，另外，易流動(dòng)和低曲翹也使得它能制成較復(fù)雜的精密鑄件，同時(shí)能抗強(qiáng)溶劑。除了電子工業(yè)中的應(yīng)用以外，它還可用于制備化學(xué)工業(yè)中使用的閥門等。2、側(cè)鏈型高分子液晶側(cè)鏈型高分子液晶是指介晶基元處于聚合物側(cè)鏈上的一類高分子液晶。與主鏈型高分子液晶相比，側(cè)鏈高分子液晶的性質(zhì)在較大程度上取決于介晶基元，而受聚合物主鏈性質(zhì)的影響較小。側(cè)鏈型高分子液晶比較好地將小分子液晶性質(zhì)和聚合物的材料性質(zhì)結(jié)為一體，是具有極大潛力的新型材料。例如，已有許多文獻(xiàn)報(bào)道側(cè)鏈型高分子液晶在光信息儲(chǔ)存、非線性光學(xué)和色譜等領(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值。a：溶液型側(cè)鏈高分子液晶溶液型側(cè)鏈高分子液晶最重要的應(yīng)用在于制備各種特殊性能高分子膜材料，如:LB膜、SA膜和膠囊。這種微膠囊可作為定點(diǎn)釋放和緩釋藥物使用。另外，溶液型側(cè)鏈高分子液晶還可用于制作非線性光學(xué)器件和顯示裝置。b：熱熔型側(cè)鏈高分子液晶在全息照相和光學(xué)透鏡等方面有十分樂(lè)觀的應(yīng)用前景。用側(cè)鏈高分子液晶膜也可以進(jìn)行可逆式全息成像。全息成像是一種記錄被攝物體反射(或透射)光中全部信息(振幅、相位)的成像技術(shù)，它是通過(guò)一束參考光和物體反射出來(lái)的光疊加和干涉實(shí)現(xiàn)的，此液晶膜同傳統(tǒng)的鹵化銀感光液相比，它能可逆式地記錄圖像，而且效果也更好。3.1、近晶型結(jié)構(gòu)近晶型結(jié)構(gòu)是所有液晶中具有最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類。這類液晶中，棒狀分子依靠所含官能團(tuán)提供的垂直于分子的長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)有力的相互作用，互相平行排列成層狀結(jié)構(gòu)，分子的長(zhǎng)軸垂直于層片平面。在層內(nèi)，分子排列保持著大量二維固體有序性，但是這些層片又不是嚴(yán)格剛性的，分子可以在本層內(nèi)活動(dòng)，但不能來(lái)往于各層之間，結(jié)果這類柔性的二維分子薄片之間可以相互滑動(dòng)，而垂直于層片方向的流動(dòng)則要困難。因此，近晶型液晶一般在各個(gè)方向都是非常粘滯的。3.2向列型結(jié)構(gòu)此類液晶有相當(dāng)大的流動(dòng)性。因?yàn)檫@類液晶，棒狀分子之間只是互相平行排列。但是他們的重心排列則是無(wú)序的，在外力作用下發(fā)生流動(dòng)，很容易沿流動(dòng)發(fā)祥取向，并且互相穿越。向列型液晶的棒狀分子也仍然保持著與分子軸方向平行的排列狀態(tài)，但沒(méi)有近晶型液晶中那種層狀結(jié)構(gòu)。此種液晶仍然顯示正的雙折射性。此外與近晶型液晶相比，向列型液晶的粘度小，富于流動(dòng)性。產(chǎn)生這種流動(dòng)性的原因主要是由于向列型液晶各個(gè)分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)。3.3膽甾型結(jié)構(gòu)膽甾型液晶和近晶型液晶一樣具有層狀結(jié)構(gòu)但層內(nèi)的分子排列卻與向列型液晶類似，分子長(zhǎng)軸在層內(nèi)是相互平行的。這類液晶比較突出的特點(diǎn)是各層的分子軸方向與鄰接層的分子軸方向都略有偏移，液晶整體形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺距的長(zhǎng)度與可見(jiàn)光波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)相同。膽甾型液晶的旋光性、選擇性光散射和圓偏振光二色性等光學(xué)性質(zhì)，就是由這種特殊的螺旋結(jié)構(gòu)引起的。膽甾型液晶的光學(xué)性質(zhì)與近晶型和向列型液晶有所不同，具有負(fù)的雙折射性質(zhì)。三、優(yōu)異性a、取向方向的高拉伸強(qiáng)度和高模量絕大多數(shù)商業(yè)化液晶高分子產(chǎn)品都具有這一特性。與柔性鏈高分子比較，分子主鏈或側(cè)鏈帶有介晶基元的液晶高分子，最突出的特點(diǎn)是在外力場(chǎng)中容易發(fā)生分子鏈取向。因而即使不添加增強(qiáng)材料，也能達(dá)到甚至超過(guò)普通工程材料用百分之十幾玻纖增強(qiáng)后的機(jī)械強(qiáng)度，表現(xiàn)出高強(qiáng)度高模量的特性。如Kevlar的比強(qiáng)度和比模量均達(dá)到鋼的十倍。b、突出的耐熱性由于液晶高分子的介晶基元大多由芳環(huán)構(gòu)成，其耐熱性相對(duì)比較突出。如Xydar的熔點(diǎn)為421℃，空氣中的分解溫度達(dá)到560℃，其熱變形溫度也可達(dá)350℃，明顯高于絕大多數(shù)塑料。c、很低的熱膨脹系數(shù)由于具有高的取向序，液晶高分子在其流動(dòng)方向的膨脹系數(shù)要比普通工程塑料低一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到一般金屬的水平，甚至出現(xiàn)負(fù)值。d、優(yōu)異的阻燃性液晶高分子分子鏈由大量芳環(huán)構(gòu)成，除了含有酰肼鍵的纖維而外，都特別難以燃燒，燃燒后產(chǎn)生炭化，表示聚合物耐燃燒性指標(biāo)——極限氧指數(shù)(LOI)相當(dāng)高。e、液晶高分子材料電性能和成型加工性優(yōu)異LCP絕緣強(qiáng)度高和介電常數(shù)低,而且兩者都很少隨溫度的變化而變化,并導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能低,抗電弧性也較高。另外LCP的熔體粘度隨剪切速率的增加而下降,流動(dòng)性能好,成型壓力低,因此可用普通的塑料加工設(shè)備來(lái)注射或擠出成型,所得成品的尺寸很精確。四、液晶高分子材料存在的主要問(wèn)題從高分子液晶誕生到現(xiàn)在只有50多年的歷史，是一門很年輕的學(xué)科。但目前對(duì)它的研究仍處于較低的水平，理論研究較狹隘，液晶高分子尚存一些缺點(diǎn)，這些都有待于進(jìn)一步的改進(jìn)，液晶高分子材料整體上存在的一些普遍的問(wèn)題。a、價(jià)格高作為功能材料，液晶高分子具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，目前阻礙液晶高分子應(yīng)用研究的主要因素是價(jià)格較昂貴，其主要原因是單體和溶劑成本高，所以對(duì)液晶高分子合成工業(yè)界而言，今后尋找相對(duì)較便宜的原料是頭等大事。隨著人們對(duì)一些低價(jià)格材料、低價(jià)格高分子材料與液晶高分子合金的研究，液晶高分子材料會(huì)代替目前使用的部分金屬、非金屬材料。如天然高分子纖維素，若找到合適的溶劑或制成適當(dāng)?shù)睦w維素衍生物，可將這天然高分子液晶推向各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。此外，低價(jià)位聚合物與液晶高分子的合金可大大降低材料價(jià)格，而對(duì)液晶性能的損失較小。隨著研究的進(jìn)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及合成工藝的改進(jìn)，可望逐步解決。b、研究水平低國(guó)外：Flory等用格子模型理論，Bosch等用分子理論方法高分子液晶的行為進(jìn)行了探討。在工業(yè)上進(jìn)入90年代，液晶高分子以前所未有的驚人速度發(fā)展，美、日、歐洲等國(guó)家和地區(qū)競(jìng)相致力于液晶高分子的開(kāi)發(fā)與工業(yè)生產(chǎn)，新的品種和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)：我國(guó)的液晶高分子研究始于七十年代初，相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)研究比較晚，至今在理論研究方面已取得顯著成績(jī)，某些方面的成就具有世界先進(jìn)水平。然而在液晶高分子的工業(yè)化進(jìn)程上，由于種種原因國(guó)內(nèi)水平與美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距甚大。到九十年代中期國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一套液晶高分子的工業(yè)化裝置，只有一些小試設(shè)備。此外，我國(guó)液晶高分子研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍分散，故到目前為止很少有滿意的中試結(jié)果c、工藝復(fù)雜液晶高分子研究在工藝上比較復(fù)雜，這很大程度上限制了液晶高分子的研究與開(kāi)發(fā)?？偠灾?，液晶高分子作為一種較新的材料，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)還不足，但隨著液晶高分子的理論日臻完善，其應(yīng)用也日益廣?？梢钥隙ǎ鳛橐婚T交叉學(xué)科，液晶高分子材料科學(xué)在高性能結(jié)構(gòu)材料、信息記錄材料、功能膜及非線性光學(xué)材料等方面的開(kāi)發(fā)中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。相信，隨著液晶高分子科學(xué)在我國(guó)的深人發(fā)展及現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)新型材料的需求，以及隨著我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)壯大，液晶高分子的開(kāi)發(fā)將會(huì)日益得到國(guó)家主管部門及企業(yè)的支持和重視，從而在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，在液晶高分子的合成、加工、應(yīng)用的商業(yè)化方面必將趕上美日歐的先進(jìn)水平。五、應(yīng)用·改進(jìn)電子電器領(lǐng)域：接線板、線圈骨架、印刷電路板、集成電路封裝和連接器，此外還用作磁帶錄象機(jī)部件、傳感器護(hù)套和制動(dòng)器材。汽車和機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)各種零部件，特殊的耐熱、隔熱部件和精密機(jī)械、儀器零件。航空航天領(lǐng)域：LCP由于具有耐各種輻射以及脫氣性極低，人造衛(wèi)星的電子部件，而不會(huì)污染或干擾衛(wèi)星中的電子裝置，還可模塑成飛機(jī)內(nèi)部的各種零件。此外還有：顯示及記憶材料，光纖通訊等。液晶材料的其他潛在應(yīng)用人工肌肉Gennes首先提出液晶彈性體作為人工肌肉的設(shè)想：通過(guò)溫度變化使其發(fā)生向列相到各相同性態(tài)之間的相變，引起彈性體薄膜沿指向矢方向單軸收縮，因此可以用來(lái)模擬肌肉的行為。然而其局限性在于液晶彈性體薄膜自身具有的低導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，因而對(duì)外界刺激響應(yīng)比較緩慢。對(duì)于以上缺陷，可以通過(guò)摻雜導(dǎo)熱導(dǎo)電物質(zhì)的方法來(lái)提高其響應(yīng)能力。Shenoy等報(bào)道了通過(guò)液晶彈性體表面涂覆碳涂層，使用紅外二極管激光器產(chǎn)生光吸收，從而可以大大縮短反應(yīng)時(shí)間，而且彈性體薄膜的機(jī)械性能未受影響。納米機(jī)械1973年，Shibayer等首先從理論上預(yù)料Sc*相液晶可能具有鐵電性，并于同年首次合成了具有鐵電能具有鐵電性，并于l984年首次合成了具有鐵電性的手性液晶聚合物。Vallefien小組采用l0-1～109Hz的介電譜研究了網(wǎng)絡(luò)聚合物和線性材料的鐵電性，結(jié)果證實(shí)了在某些具有sc*相的網(wǎng)絡(luò)中確實(shí)存在鐵電性。Brehmer等合成了第一個(gè)毫秒級(jí)短開(kāi)關(guān)時(shí)間的鐵電液晶彈性體。通過(guò)鐵電性液晶彈性體的大的側(cè)向電收縮實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，可以改變目前納米尺寸的制動(dòng)，主要用某種晶體(如石英)和智能陶瓷中的線性壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是應(yīng)變卻很小(小于0.1％)的狀況。Lehmann等報(bào)道了鐵電液晶彈性體作為薄膜型液晶納米器件的研究結(jié)果，在硅氧烷主鏈上含手性側(cè)基和交聯(lián)度為10％的液晶彈性體在l15mV/cm的電場(chǎng)下表現(xiàn)了垂直電場(chǎng)方向的收縮率為4％的反壓電效應(yīng)。與過(guò)去所用的偏氟乙烯共聚物同樣數(shù)量級(jí)的電誘導(dǎo)應(yīng)變需用的電場(chǎng)相比低2個(gè)數(shù)量級(jí)。人工智能YuYanlei等報(bào)道了改變偏振光的波長(zhǎng)和方向能使液晶彈性體在不同方向上進(jìn)行可逆地卷縮和舒展的機(jī)械效應(yīng)，可望用于微米或納米尺寸的高速操控器，如微型機(jī)器人和光學(xué)微型鑷子。形狀記憶Rousseau等報(bào)道了近晶C型液晶彈性體的形狀記憶效應(yīng)，與傳統(tǒng)形狀記憶聚合物相比具有恢復(fù)精度高(99.1％)、在低溫下(一120℃)仍保持橡膠結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，可在低于室溫條件下應(yīng)用。這種液晶彈性體可以通過(guò)不同單體組成復(fù)合來(lái)定制轉(zhuǎn)變恢復(fù)溫度。下面舉幾個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。膽甾液晶膜對(duì)溫度變化很靈敏,因此可用來(lái)做溫度指示器.如測(cè)量體溫的電子體溫計(jì),還可用于檢查精密器件的裂縫或孔隙,因?yàn)榭紫痘蛄芽p能使溫度梯度發(fā)生變化,從而使貼在器件表面上的液晶膜發(fā)生相應(yīng)的顏色變化,因而可以測(cè)定孔隙的位置和形狀.這就是用液晶進(jìn)行無(wú)損探傷。向列型混合液晶可用于臺(tái)式電子計(jì)算機(jī),測(cè)試和測(cè)量?jī)x器上數(shù)字面板表上的顯示器,多色顯示器及平面電視顯象管,體育比賽計(jì)分牌的顯示器.此外還可利用膽甾型液晶對(duì)溫度的敏感性,可用來(lái)對(duì)晶體二極管的焊接溫度和超小型電路內(nèi)部的過(guò)熱現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)定,對(duì)薄膜電容器進(jìn)行微孔檢驗(yàn),對(duì)集成電路接點(diǎn)的動(dòng)態(tài)測(cè)試,以及整流器的工作溫度的測(cè)量等。液晶高分子材料可用于大氣質(zhì)量檢測(cè)。由于液晶對(duì)氣體和蒸氣污染的靈敏度高于氧,氮及惰性氣體.它能記錄有害氣體的濃度,并能精確測(cè)定漏氣部位,以保證安全.測(cè)量的靈敏度可達(dá)百萬(wàn)分之幾.這對(duì)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)工作有重要價(jià)值.例如膽甾液晶對(duì)不同有機(jī)溶劑氣體可顯示不同的顏色。同時(shí)，液晶高分子材料還可用于腫瘤等早期檢測(cè)。用涂有膽甾型液晶的黑底薄膜,貼在病灶區(qū)的皮膚上,則能顯示溫度不到一度的彩色溫度變化圖.因此可以利用液晶診斷腫瘤、動(dòng)脈血栓和靜脈腫瘤,以提供手術(shù)的準(zhǔn)確部位,并能根據(jù)皮膚溫度的變化,以及交感神經(jīng)系統(tǒng)的堵塞情況,以判斷神經(jīng)系統(tǒng)及血管系統(tǒng)是否開(kāi)放。液晶高分子在信息儲(chǔ)存方面的具有重要的應(yīng)用。熱熔型側(cè)鏈液晶高分子通常用作信息儲(chǔ)存材料。液晶高分子一般利用其熱/光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光存貯。通常采用聚硅氧烷、聚丙烯酸酯或聚酯側(cè)鏈液晶,為了提高寫入光的吸收效率,可在液晶高分子中溶進(jìn)少許小分子染料或采用液晶和染料側(cè)鏈共聚物。向列、膽甾和近晶相液晶高分子都可以實(shí)現(xiàn)光存貯。側(cè)鏈液晶高分子用于存儲(chǔ)顯示壽命長(zhǎng)、對(duì)比度高、存儲(chǔ)可靠、擦除方便,因此有極為廣闊的發(fā)展前景。五種新型高分子液晶研究進(jìn)展及應(yīng)用a、纖維素液晶1976年,DGGary首次報(bào)道了纖維素液晶的衍生物———羥丙基纖維素,分子量為105,它的2%～5%水溶液能形成具有彩虹色彩,強(qiáng)烈雙折射和旋光性的膽甾型液晶溶液。纖維素衍生物在如水、乙酸、丙酮等多種溶劑中都能形成液晶相。在偏光顯微鏡下可以觀察到液晶溶液的多種織構(gòu),如圓盤織構(gòu)、條紋織構(gòu)、平面織構(gòu)、假各向同性織構(gòu)和指紋織構(gòu)等。這些織構(gòu)的存在與溶液的溫度、濃度等外界條件有很大的關(guān)系。另外,還可以觀察到多種向錯(cuò)結(jié)構(gòu)。含纖維素衍生物的膽甾型液晶高分子復(fù)合物的合成使電子顯微鏡、原子顯微鏡等在研究膽甾型液晶精細(xì)結(jié)構(gòu)上得到應(yīng)用,這使得膽甾型液晶結(jié)構(gòu)的研究達(dá)到了更為微觀的層次。由于纖維素的液晶溶液可仿制高強(qiáng)度高模量的新型高分子復(fù)合材料,且對(duì)于半剛性鏈高分子液晶相的研究是一個(gè)很好的模型化合物。所以,我們要開(kāi)發(fā)更多性質(zhì)更好的液晶纖維素產(chǎn)品,如高強(qiáng)高模纖維、高性能纖維素液晶復(fù)合材料、高性能纖維素液晶分離膜及特殊光學(xué)材料。b、甲殼素類液晶由于分子中存在多種形式氫鍵的基團(tuán),因而存在微晶結(jié)構(gòu),熔點(diǎn)高于分解溫度,不能熔融,也難以溶解,只溶于少數(shù)幾種特殊溶劑如甲磺酸等。甲殼素具有螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu),一般都呈膽甾相,還具有鍵剛性和結(jié)晶性,還可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改性目的制成甲殼素酯、甲殼素醚甲殼素的N2乙?；苌铩Ｓ捎诩讱に胤肿娱g的強(qiáng)氫鍵作用,分子易形成緊密的分子束,有很好的成纖傾向,甲殼素可在合適的溶劑中溶解而被制成具有一定濃度、一定粘度和良好的穩(wěn)定性的溶液,這種溶液具有良好的可紡性。甲殼素具有生物活性、生物相容性和生物的可降解性,無(wú)毒(LD5016g/kg體重)。而且可以成膜或成纖,因而可在醫(yī)用材料方面有廣泛的應(yīng)用。最近將甲殼素的衍生物——甲殼胺制成無(wú)紡布的人造皮膚,甲殼素的巨大蘊(yùn)藏量和衍生途徑的多樣性,使甲殼素類液晶的研究有著重要的科學(xué)價(jià)值。被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域,有關(guān)甲殼素材料的研究被認(rèn)為是21世紀(jì)最有希望的多糖研究。c、鐵電液晶鐵電液晶的分子排列成層狀,層層堆砌,層內(nèi)分子互相平行,但相對(duì)層面發(fā)現(xiàn)呈傾斜指向(層間距小于分子長(zhǎng)度),層與層之間形成沿層面法線的螺旋狀排列,鐵電液晶相具有與分子垂直且與層面平行的自發(fā)性極化矢量Ps,呈現(xiàn)鐵電性(鐵電性是指液晶分子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用下,其極化方向發(fā)生改變的特性)。鐵電液晶既有顯示方面的應(yīng)用,又有光電性質(zhì),特別是它的非線性光學(xué)性質(zhì)[所謂非線性光學(xué)效應(yīng)(NLO)是指強(qiáng)相干光(如激光)在非線性介質(zhì)中傳播時(shí),光波與物質(zhì)分子相互作用,其電場(chǎng)引起介質(zhì)產(chǎn)生的非線性極化效應(yīng)]。非線性光學(xué)效應(yīng)是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中光電子原器件發(fā)射、處理和貯存光信號(hào)的核心問(wèn)題之一。鐵電液晶有機(jī)非線性光學(xué)材料具有響應(yīng)速度快,激光損傷閾值高,支流介電常數(shù)低,吸收系數(shù)低以及化學(xué)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)良特性。特別是在液晶顯示材料領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)已有形成批量生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)出現(xiàn),如石家莊實(shí)力克液晶材料有限公司、清華亞王液晶材料有限公司等已開(kāi)發(fā)出或正在開(kāi)發(fā)TN、STN和TFT2LCD混晶材料的手性液晶添加劑,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,大大推動(dòng)了我國(guó)液晶顯示用液晶材料的發(fā)展與進(jìn)步。對(duì)于鐵電液晶高分子,其應(yīng)用領(lǐng)域主要是光記錄和貯存材料、顯示材料、鐵電和壓電材料、非線性光學(xué)材料,以及具有分離功能的材料和光致變色材料。d、盤狀液晶盤狀液晶的典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是盤狀分子排列成柱狀堆積。人們首先研究各種具有盤狀對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)的化合物的液晶性質(zhì),發(fā)現(xiàn)了眾多以苯環(huán)為核心的,由對(duì)稱性良好的非極性分子組成的盤狀液晶。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了以非苯環(huán)為中心的盤狀或平板狀對(duì)稱分子組成的盤狀液晶,以及通過(guò)分子間或分子內(nèi)作用力能形成盤狀或平板狀對(duì)稱組合體的液晶。1977年S.Chandrasekhar等人首次發(fā)現(xiàn)均六苯酚的酯類化合物具有盤狀液晶性質(zhì),由于該類盤狀液晶在分子結(jié)構(gòu)、相變行為,以及物理性質(zhì)等方面均表現(xiàn)出有別于傳統(tǒng)熱致液晶的特點(diǎn)(盤狀液晶具有高度的對(duì)稱性,因而表現(xiàn)為較寬的相變行為,并具有較高的焓變和較大的折射指數(shù))。具有電子給受體的盤狀液晶由于具有在柱狀體內(nèi)相鄰Π體系間的較小重疊而導(dǎo)致的電荷載體的低流動(dòng)性,因而可望成一類新型的有機(jī)半導(dǎo)體材料或有機(jī)光導(dǎo)體材料,具有潛在應(yīng)用前景。e、鹵代液晶鹵代液晶是液晶分子的端基、側(cè)向位置、手性中心橋鍵上含有F、Cl、Br、I原子的液晶。由于鹵原子和含鹵原子基團(tuán)的強(qiáng)吸電子性,引入它們會(huì)對(duì)液晶分子的極性及極化度產(chǎn)生影響。根據(jù)其電負(fù)性的大小,所在的液晶體系,在分子中的位置及數(shù)量,鹵原子賦于液晶不同的性能,如端鹵代液晶在芳香體系增加向列相穩(wěn)定性。鹵代液晶在多路驅(qū)動(dòng)高響應(yīng)速度的混合液晶中應(yīng)用廣泛,且具有以下性能:①因引入鹵原子而具有熔點(diǎn)降低,近晶相被抑制或消除的特性,可以調(diào)配寬向列相范圍的向列相混合液晶；②具有適中的電光性能、粘度、熱、光、化學(xué)穩(wěn)定性較高；③具有正疏水參數(shù),高的電壓保持性,適合AMLCD和PDLCDS等高性能液晶顯示器的要求；④在鐵電和反鐵電液晶中引入鹵原子增大自發(fā)極化值Ps3或作為主體液晶產(chǎn)生Sc3相,如三聯(lián)苯的單側(cè)向氟取代化合物。鹵代液晶的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用是上世紀(jì)80年代中期以后的事,這是與各種高性能液晶顯示器的發(fā)展密切相關(guān)的,迄今研究最廣,應(yīng)用最多的主要是含氟液晶,其次是含氯液晶,溴代和碘代主要用作液晶的中間體。鹵原子和含鹵基團(tuán)被引入不同類型的液晶分子的不同位置,取決于它們的電負(fù)性大小,基團(tuán)的大小,以及數(shù)量對(duì)液晶分子的極化度各向異性,分子堆積的緊密程度,空間位阻等造成的不同影響,從而影響液晶的電、光、粘度和相行為一系列物理性能,這就為調(diào)配各種高性能混合液晶提供了廣闊的選擇余地。歷史·現(xiàn)狀·發(fā)展追溯歷史,人類關(guān)于液晶現(xiàn)象的研究已有上百年的記載。1937年Bawden和Pirie在研究煙草花葉病病毒時(shí)，發(fā)現(xiàn)其懸浮液具有液晶的特性，這是人們第一次發(fā)現(xiàn)生物高分子的液晶特性。其后1950年，Elliott與Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展開(kāi)。1956年Flory卿從理論上說(shuō)明了高分子液晶相的存在。50年代到70年代，美國(guó)Duponnt公司投入大量人力才力進(jìn)行高分子液晶發(fā)面的研究，取得了極大成就：1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量較低；1963年，用低溫溶液縮聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纖維Nomex；1972年研制出強(qiáng)度優(yōu)于玻璃纖維的超高強(qiáng)、高模量的Kevlar纖維，并付注實(shí)用；此后，高分子液晶的研究則從溶致型轉(zhuǎn)向?yàn)闊嶂滦?，在這一方面Jackson等作出了較大貢獻(xiàn)，他們合成了對(duì)苯二甲酸已二醇酯與對(duì)羥基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，這是一種模量極高的自增強(qiáng)液晶材料。技術(shù)·合成溶致性主鏈型液晶高分子又可分為天然的(如多肽、核酸、蛋白質(zhì)、病毒和纖維素衍生物等)和人工合成的兩類。前者的溶劑一般是水或極性溶劑；后者的主要代表是芳族聚酰胺和聚芳雜環(huán)，其溶劑是強(qiáng)質(zhì)子酸或?qū)|(zhì)子惰性的酰胺類溶劑，并且添加少量氯化鋰或氯化鈣。這類溶液出現(xiàn)液晶態(tài)態(tài)條件是：①聚合物的濃度高于臨界值；②聚合物的分子量高于臨界值；③溶液的溫度低于臨界值。小結(jié)：從應(yīng)用領(lǐng)域分析，液晶高分子材料在電子電氣行業(yè)中需求量最大且發(fā)展迅速，主要用于接插件、開(kāi)關(guān)、繼電器、模塑印刷電路板、光纜結(jié)構(gòu)件、復(fù)合材料、機(jī)械手、泵/閥門組件、功能件等，極大地推動(dòng)了液晶高分子技術(shù)及其它高新技術(shù)的發(fā)展?？偠灾?，高分子液晶材料作為一種較新的材料，我們對(duì)它認(rèn)識(shí)不夠充分，但可以相信的是，隨著高分子液晶的理論日臻完善,其應(yīng)用日益廣泛,人們不僅開(kāi)發(fā)了大量的高強(qiáng)、高模以及具有顯示和信息存儲(chǔ)功能的高分子液晶材料,同時(shí)還在不斷探索在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。其也將走入我們的生活，作為一種交叉學(xué)科的材料，其高性能結(jié)構(gòu)，信息記錄，動(dòng)能膜及非線性光學(xué)應(yīng)用，值得我們?nèi)パ芯亢椭匾暋⒖嘉墨I(xiàn)[1]郭玉國(guó),張亞利,趙文元,孫典亭.高分子液晶材料的研究現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)前景[2]趙文元,王亦軍.功能高分子材料化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996,10[3]王國(guó)建.《功能高分子材料》·專著，華東理工大學(xué)出版社，2006,08,01[4]王瑾菲,蒲永平,楊公安,楊文虎.《高分子液晶材料硇應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)》[J],陶瓷.2009（03），16-18，50[5]馬會(huì)茹,段華軍,唐紅.液晶高分子分子復(fù)合材料的新進(jìn)展.復(fù)合材料,2008,10:18[6]李岳株.高分