近晶相液晶及其性质
发布时间：2007-09-20 来源：清华液晶 阅读次数：3039 分享到：
近晶相液晶由棒状或条状分子组成，分子排列成层，在层内，分子长轴相互平行，其方向可垂直或倾斜于层面，因为分子排列整齐，其规整性接近晶体，为二维有序（图3）。但分子质心位置在层内无序，可以自由平移，从而有流动性，然而粘度很大。分子可以前后、左右滑动，不能在上下层之间移动。因为它的高度有序性，近晶相经常出现在较低温度区域内。已经发现至少有八种近晶相（SA~SH），近来，近晶J和K相也已被证实。a. 近晶A（SA）相
图3 近晶相液晶结构
SA相是所有近晶结构中最少有序者；层状排列，分子长轴在层内彼此平行，并垂直于层面，分子可绕长轴自由旋转，层厚与分子长度相当。SA相光学上是单轴，光轴垂直于层平面，在薄层中呈现假各向同性排列。因而在相互垂直的偏振片下观察时得到暗的织构。
b．近晶C（Sc）相
Sc相类似SA相，在结构上的不同之处在于Sc相的分子层与层面成同一角度的倾斜排列（图4），光学上是正性双轴。因为倾斜排列，层厚小于分子长轴长度，通常倾角θ大于40°，并且倾角对温度的依赖较小。
图4 近晶C相层状结构
当液晶分子结构含不对称的手性基团时，能形成扭转的螺旋结构，具有胆甾相的光学性质，称为手性近晶C相，以Sc表示。这类液晶分子结构的特征是在同一层中，分子互相平行，各层分子与层法线倾角保持不变，但分子在层面上的投影呈螺旋状排列。
在Sc相中，对称性允许出现与分子垂直而与层面平行的自发极化矢量Ps，所以是铁电液晶。
c. 近晶B（SB）、G（SG）和H（SH）相
SB相和SH相分别不同于SA和Sc相。它们的分子在层上是有序排列，而不混乱。SB液晶的X射线衍射照片表明，分子在垂直于长轴平面上呈六角排列（图5）。而SG和SH相分子在层上是倾斜排列。这种层上有序的排列使得SB和SH比SA和Sc刚性更强。它似乎表明SB是在有限范围内的三维有序的软固体，不过它的性质证明这些物质还是液晶。
图5 近晶B相（六边形）结构
d. 近晶D（SD）相
只有很少的化合物呈现SD相。SD相光学上是各向同性的，而且若干分子组的球形单元似乎是立方排列。SD相不是层状结构，因此它是否列为近晶相是有争议的。
表2 近晶A—G液晶的结构特征
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分子取向
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光学性质
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织 构
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非构造近晶相
近晶A
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层状结构，分子轴与层正交，层内混乱排列
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单轴正光性
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焦锥（扇形或多边形），阶梯形滴状，平行排列，假各向同性
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近晶C
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层状结构，分子轴倾斜于层，层内混乱排列
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双轴正光性
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破碎焦锥，条纹，平行排列
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近晶D
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立方结构
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各向同性
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各向同性，
镶嵌
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近晶F
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层状结构
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单轴正光性
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条纹，同轴破碎焦锥
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构造近晶相
近晶B
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层状结构，分子轴垂直或倾斜于层，层内六角排列
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单轴或双轴
正光性
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镶嵌，滴状，假各向同性平行排列，条纹
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近晶E
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层状结构，分子轴正交于层，层内有序排列
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单轴正光性
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镶嵌，假各向同性
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近晶G
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层状结构，层内有序排列
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单轴正光性
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镶嵌
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e. 近晶E（SE）相
X射线分析表明在SE相内高度有序，而且不是六角晶格；分子正交于层面，三维有序，呈刚性。
f. 近晶F（SF）相
SF类似于SC相，都有倾斜结构，但是在更有序的SF相中，出现准六角堆积排列。
近晶相结构及其光学性质列在表2中，织构是在偏光显微镜下观察到的图像。条纹织构是来自交点的一系列黑线；
近晶C相条纹织构
焦锥织构是更复杂的扇形或多边形的系列直线和曲线；
近晶A相扇形织构
镶嵌织构是固有倾斜的图像
近晶B相镶嵌织构
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