Диэлектрическая релаксация в смесях нематических жидких кристаллов с различной асимметрией формы молекул тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

?т 5 0г.

1 7 СЗ/'МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ТАДЖИКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 548.0:532.783

УМУРЗАКО В Рахматджон Маллабоевич

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В СМЕСЯХ

НЕМАТИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛОВ С РАЗЛИЧНОЙ АСИММЕТРИЕЙ ФОРМЫ МОЛЕКУЛ

Специальность 01. 04. 14 — Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Душанбе 1997

Работа выполю на на кафедре физики Тадявкокого аграрного университета.

Каучшэ руководители: САБУРОВ Б.С. - доктор физлко-магеттиче-скшс наук, профессор

МШАЕОЕВ У.М. - кандидат физико-математических наук. ,

О^тциалыше оппонента: САЛАХЛ7Ш® М.И. - доктор физико-математических наук

0ДША5В С. - доктор фаэско-ыатемагических тук.

Ведущая организация: Институт проблем маяинозедекия РАН.

Зздпта диссертации состоится " fy " 1997 года

в 4О часов на заседании диссертациоиного совета Д 0S5.0I.04 при Таджикском Государственном университете по адресу: 734025, г.Дупаибэ, пр.Рудаки, 17.

С диссертацией ыояяо оз.чак шиться в научной библиотеке Таджикского Государственного университета.

Автореферат разослан " .9 " _ 1997 года.

Уvoiurt секретарь диссертационного оовета

доктор технических наук, В.Г.ГА5УРСВ

профессор

ОБЩАЯ ХАРА1СГЕР1США PAEOTlí

Актуальность проблемы, "идкиа кристаллы ("К) привлекает большею внимание физиков кал в экспериментальна!, так я в теоретической плана.

Это обусловлено широким'применонием как индивидуальных хдц-ких кристаллов, так и их смесей, в качестве рабочих веществ различных датчиков, индикаторов, модуляторов овзта, устройства отобралания, хранения информации и т.д.

Интенсивный рост рабочих параметров в химической технологии и теплоэнергетике требует знания свойств не только индивидуальных жидкостей, но и их бинарных и многокомпонентных растворов.

Электрооптические эффекта, на которых основано применение как индивидуальных, тек и шюгокаяонэнтных смесей (растворов) ПС, такие как динамическое рассеяние света, твист эффект и другие, зависят от величины и знака диэлектрической анизотропии, которая.в свою очередь является функцияíi температуры и частоты электрического поля.

С другой стороны диэлектрическая спектроокопия позволяет получить вакную игформацию о подвикности молекул, мэ^.молекулярном взаимодействии и молекулярных механизмах диэлектрической поляризации в еидких кристаллах.

В связи с этим существенное значение приобретает количеот-вепноо экспериментальное бпределеше зависшости диэлектрической анизотропии "К и их смесей (растворов), от теглературы и частоты электрического поля.

Цель» настоящей работа является изучение влияния химического зтроения и аоимиетрии формы молекул нематических жидких кристаллов (1ПО на времена низкочастотной диэлектрической релаксации £ , связанноЗ о дисперсией <Г в немагической и изотропно! фазах.

Реализация цели осуществляется путем исследования ряда высо-юпеяяршпе тертотропных нематиков с различно;! асимметрией фор-«ы молекул и их смесей, а такяа растворов оильнополярннх 1Г"!К о различной длиной молекул в слабополярном НДС.

Научная новизна диссертационной работы. Исследованы диэлектрическая релаксация в ранее неизученных, новых кидких кристал- .

-лох Е ис смэсях. Установлена тзипературно-чаототиая область длс-вероия диэлектрической анизотропии при вариациях аоидаотрин форма молекул в смесях Опроделаны иолекулярняе механизма Д2-полыюЛ поляризации яждкокрасталлетеских геадотв и их смесей. Показано, что при соответствую^" подборе» кагвонзн? и конце нт-рап^З смеси магно нзу^шть релаксационные мзханизыы, соотбзтог-в^т&ют каядоЗ коаоонзнто сизои в кзотрозной фа го. на основе этого обстоятельства впервые были експерклантально разделонн два ыэхаюгзаа релаксации с.гзсзй 1ПК в нзотрошю-хвдяой фаза а шро-долеян тегдоратуршз зависиостп фактора заиодлэши д для кшзонэот смесо2.

раучная...п практическая зпачтаоотугпбо'м. Полузгнгаз в дзс-сартацпд рззультатн углубляют каии представления о связи ыоле-вулярноЛ отрукгуру о дкзлоктр^зскгаи харакге р::откка-м д смесей те ¡«огретых 1ПК. Использование в работа способы анализа рз-даксацаотшх спзктров рассдряаг воамсглюста детального кзуча-шя елеяккя гг:.пгчоекого строения п ас1г.г.'этрпн форма уояэкул яодюпэЕтоа с:.:зсд ка вреызпа дизлоктрпчоско.'1. рзлаксацпд , Результаты псследсвагдЯ дпэлокгркчзоетс свойств Гл I и: скооой цогуз быть попользованы: прд осаоставлекш ролаксшяогппх спсктраа, получсо:.алс другют игтодаияг при гзгетозлэкдл --лддао-крдоталлэтоских гцдглсатороз, «эдулятореэ и т.д., работахцш: в стропом интервале те.млорагур к частот; при цедэназравлаилел едн-мзо нови: зддаскрксталлячсскпх взцзсто.

результата я псуто'-ркпя циоспттгиг'оь'нпч тх-^оты, вкчоо;: на на аациту: I. экспериментально пелучошшо значзнля дгзлоктричз-с.чдх прсшцдамостой <5' и дизяактргчзокхх потерь в мозофазо и а пзотршно.1 фазе в дсаяазовз частот Сю*"—10®) Гц для ряда вы-сокополярннх квдкокристаллдчеокшс веществ о рязлячвоЗ аси-^вт-раой формы иолакул к ех сиаовй.

2. Спсообы анализа даалектрэтзекгх релаксацдоюшх прецзоеоз о ищеохраотаядпгезокей н жзотрсянаЧ фазах, Возус-люсте внопараса ¡стального разделэизп рагшгчных иодекуляртк механагмео яе-польней полярдзацш: в Н2С я ех смоле.

3. Тошературныз завг.ов/оста вреиав ролаксацаЗ к внзргк?. ахтавации, соотьзтствухцгх разлагана иолаяуляриыи аахаяхдйвд дхпольясЗ подяригацаа емзоей 1ГК.

- б -

4. Низкочастотная дисперсия диэлектрических проницаеиостай ■ бинарных смосой нпдаих кристаллов <?м а £и3 , обусловленная двумя редок садаюшгнмл процессами, связанными с вращение« отличавшихся по разборам молекул компонент вокруг коротких молекулярных осей, при к отар см более далии времена рзяакооцш относятся к компонента.) с более длинными молекулами.

5. экспериментально определены величины времен релаксации и энергий активации, относящиеся к релаксацкошола прощзеоам, связанным с дисперсией диэлоктричэскнх проницаемое той ¿Г,,, £х €оз еэдких кристаллов и их смесей.

Апробация работы: Основше результата проведенных исследований докладывались и обсучдались на паучло-практичосксЗ ко!фг— реиции стран СНГ по "Тепдофизичоским свойства:.! гвдкостей а газов" /Душанбе, 19ЭЗ/\ конференциях прсфессорско-преаодаватель-ского состава Таджикского аграрного университета /Душанбе, 1993-1936/, 15 Международной конференции по "зданм кристаллам" /Венгрия, г.Будапешт, 1994/, Международном симпозиуме ";.1акро-и микроструктура кздких кристаллов" /г.Иваново, 1935/, научна» семинаре Тадкикского Гооунлверситета и Физико-технического института ш.С.У.Умарова AI! Гесиублиш Таджикистан, 16 !.'е;хдународней конференция по "Двдюы кристалл а: .5" /штат Кент, СЕА, 1996/, 4-ой Мегдунар одной конкуренции "диэлектрики и связанные о ним явления" /Биояско-Бшла, Польша, 1996/.

Публикации. По теме дисоэртации опубликовано 8 работ и одна находится в печати.

Объем работы а структура диссертации. Материалы диссертации ■ изложены на 112 страницах машинописного текста, включают 46 рисунков и 0 таблиц, библиография состоит из 120 наименовать! работ. Диссертация состоит из введения, трех глав и выводов.

ССЩЕЕГЛИИВ РАБОТЦ

Во введении отраг.ена актуальность работы, сформулированы цель исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, представлены результаты а положения, выносимые на зациту.

В первой глава диссертации ир-гсведен обзор литературы по

- с -

- сущвствушры теории диэлектрической поляризации номаткческвх ЕК. Теория диэлектрической поляризации ННК. учипгваззаал калк-чез оршнтационного порядка, была прадлагана Цайерш к МоНороы и основана на те орс тэте о к ей «сдали олзагера. Затеи теория модифицирована о учотси заторлоквнностя молекулярного двкк9ния в Г^ота* Цветкова. При оотоставленди теории цайер* в ¡Ла&ера о юмпцтпш окоперетентальншн дашшиа обнаруживается кола-чьоттянпоо несоответствие експзртента о тооргой. дерааншй, Пзтрса в некоторые другие автору попытались уотранатъ вто есяечзот&оиноз изсоответотагз о учатси алишюоадальнсй фориы иолекулн, анлзотршкей внутрзнлэго паля л флексоадектрпческого оффокта а евддех кристаллах. Пра зтш с огласке зкспзр^зкта о тоорпзй кэокольдо улутаисоь, во псяностьп устранить шооот-бзтстве0 из удалось.

Црэтлной стого, по-плд1-.1с^у, хшязтся то, что она на учлта-вала иаашлекулярниэ взазиодойствия, которое, очевидно, влияет на вращательное двоение палочкообразных иолекул, изменяя шс способность оряонтироваться во внэплзи поло. При наличии орг.ак-тадаонного порядка в негатичоской фаза гаторисоеннооть (ограниченность) врзденпя полярных ыолекул иахот бить рааллчш. в зависимости от того, врсдаогся иодекула вокруг попорэчкоЛ ели продольной молекулярной оон.

Согласно теория Цветкова, учлгавап;сй шшзотропшэ затормо-квнноотп молекулярного врацетм в 1ПК, главные молярные диэлектрические восприимчивости И'Лхб",, п <о1 связаны с молекулярными характеристиками слсдущими соотносенкягга:

61 -- ^/с^оЛ^-^^ (,-3) +

^¿¡¡ьЬр+гм+х,)]. (2)

Здесь ¿'к к параллельная и перпендикулярная составлящЕВ кашексной даолектрическаЗ ~(^е),

и hFЛл(<£-^A°l$)-(<5^.)Jej _ деформационные части дкзлектрача-ске2 воопркгэтгвостей 6*„ и соотвдтстаэшю^^-^^/^Д^

*(/*Х2)*(^Удорпэнтанионный дшольшй вяда| в за счет вращения молекул вокруг коротких оетП; 0-$)(1*Х1)*(<5п)±

УА / * О**

fi " 7 "

и hfWA ^gfrY +2)0+X2)-(G'x)^ ~ ораентационные вклада в

6J, в G>± за очет вращения молекул вокруг длинных осе Л ооответ-стъето} ■¿ÎSZLÇff-s) : faf - вклад в 6"х за очет вра-

А ^^¡Г ОР*

щэкня молекул по поверхности конуса о углем а , задаваемым степенью порядка 5 нвдкого криоталла.

Tarar.) oäразом, теоретическая работа Цветкова, учитывающая анизотропию заторлояекности молекулярного вращения, может устранить противоречия, возникаадиэ в теории свободно-ориента-рупцихся диполей.

Нспользовашго теории в.Н.Цвэткова позволяет установить молекулярные мзханизиы, ответственные за диэлектрическую релаксация в ГК.

Анализ реляксациокгалс свойств ГК приводится с использованием уравнэнкй Дебан и построения круговых диаграмм (зависимости £■" ст 1С1 ). в частности, когда имеются несколько иехлт'.змов релаксаци с врамана'.!!! Т , отличаидаися па насколько порядков, круговые дпаграшы представляют cotía'i цепь связанных друг о другом волуокрутшостой, но которым :.:счно определить f .

Наличие нескольких механизмов дисперсии "'о,.:ст быть установлено также построением зависимости от ¿'/¿fff иле от

Сущостауицзе экспериментальные работа свидетельствуют о таи, что наиболее подробно изучат дисперсия диэлектрической прошщаоиости (молекулярный механизма даиольнол поляризации) чисгах (индивидуальных) ¡CJK. Существенно из ныне изучены с::оси, состояние кз двух и более компонент ¡ПК.

Во. второй главм приведено списание экспериментальной уста-ноши, мотод:хка издарот:! действительной (£,\,SÍ,£'ui ) и мнимых частой диэлектрических ирогащаеместей 1<?к в широко1! интервале частот (I02 * 10л) Гц, тоигсратур (-20 ♦ 200°С), результаты эдедерлгленгальгш ксслодовял;е.' ивдииадуальных ле.-латкче-СК5Х хздках кристаллов о различной аои^а триал форл молекулы и их обсуждение.

Прягедтш блск-схеиа экспора-л италыгсИ устянозки, олстем/ тармоотатнрозанвд, изберете температуры объектов исследования, а такка кад:;брсвка к градуировка прибора одновременно по е:.з<о-стл и ярсэслгг.'сстг с пенапзоэанм..) эталошшх конденсаторов я

•• 00Пр<ЯИВЛЭЮ5Й.

Нале рейке главных значений диэлектрических проницаеыоотей проводилось о ваасцш низкочастотного измерителя полных сопротивлений в:,5-507 п высокочастотного'измерителя импедакоа и передач ЕМ-533. С целъв увеличения точности измерений к аналоговым выходам подключались цифровые вольтметры1 и частотомер. Определение составляющих кдаплеконой диэлектрической проницаемости НК проводилооь метода} сравнения емкостей пуотого и заполненного водоотвод измерительного ковденоатора.

Относительная погрешность прп определении действительней частя диэлектрической проницаемости <?' о оставляет X ± 0,3$ и миллой пазтп £" 8 Главные "показатели прзлешгонпя' {пв -ойыхновенниЯ вйг- наобшшовэшшй) исследовшвшх пцдпвадуаль-нж НШ бюш спрододока изводом призьш.

Вабрр ебмкгез исследования обоснован пзобходкмоотЬю выявления падкого ксшлекса ыаяекуяярних шханкгыов диолоктрачз-ско2 дасааролы ЕК "а па сыесей а.дарс&ш даааавсога >юотот я ташаратур. С отой польз исследовался ряд гщооа<?пощ>ных тор-ыо^ропнле ИЕК о различной асимметрией фор.и иолекул в нх смесей. Структуршге формулы в текшературнне интервалы оущзотаова-иая меаофазн исоледоваште веществ приведены в табл,1.

Релаксациошшо процосоы в случае использования в качество объектов исследования индивидуальных веществ количественно описываются дебаевокгыд дисперсиошома кривыми (рио.1). Отклонения от дебаовскоЯ диагражи били обнарухеш только в области наиболее высоких использованных в работе частот (ю' - Юе)Гц. Полученный результат является васякэ вахоншардаз н оввдз'лдь-отвует о той, что параду о ооновшн иеханнзысы дкепароип £п , ■связанным о исключением из децодыюЙ поляризация врацикия иоло-кул вокруг королеоП оса, реализуется а второй выссяочаототиЛ механизм релаксации £п . Еосдадшй обусловлен вш-ддои в поля» ртаадио образцов горяшлсЗ ооо$авляпзе2 диполь л ого мсыента уЗф 0 н ооотаототъэшю врггуншц ыоаекул загнут продольной

СОСТ.

В ететазЧ главе диссертация приведена результата вксдвра-ыентаяыгого исследования диадерсяа диада ктрическоа прокицаеио-сти сиесей сальнсподярнях неиатнчвоках жидких кристаллов о различной длиной молокух и диэлектрическая рзла.'ссац2я в еисях

Структурные формулы кашонент исследованных HZK, величина дипсльного ысиента, угол его наклона к длинней оси моле.т:ул, состав смесей и тешергтурные интервалы мезефазы

Е» !0бозна-! ! !Температура! и, ! ! ,

п/п! чениа ! Структурная ! Химическое название 'фазовых пе-! ! Q. !

! ! фотелула ! !рзходов К- I D ! ! им .

г !,__i__?гнг.£ ос I t f нм

3CI г и гПП-{\- га/ 4-штанофенпловый а$ио 4'

н-гектилокси0ензо1но2 К 2Е Н 57,5 И 6.09 16 2.4 кислоты

ID ^ГЪ-СН'СН-СОО 4-цианофа кил овый эфир

w . Сутоксикоричной к2сло- К 80Н 155,3 И 7,0S\ 10 , 2,5

ты

/,,<> EOO-FV ССМУ СМ 2-хл ор-4-( 4 • -н-ге ктил-

бензилоксп) бензоат-4- К 76,6Н153,2И 7,9 14 3,0 ', ¿с цианофекил '

I. ш

2- 'зог

3. >003

4. ШУ

5. 2КУ

6. Ш1

.7. 2КУП

8. ЕКУП

9.' 2CIX

ю. НКХ

85» SKI + IS5 ЕКП К 14 Н 67,5 И -

85£ 2КП + IS? НШ ' К 63 Н 151,511 -

?А-СК> соа О CW 1-п-шянбензоат-2-(п-

w ^ w пентилдифеши этилен) К III Н 229 И 6,5 .0 2,6

й^-О-О I-п-цаанбензоат (2-п-

j / ^ л^а гептилдифенил этилен) К 132 Н 232 И - - 2,7

СЖО-Пг СУ* N -п- nja 1-п-бутплбис-бензоат

^ ^ * * .'4-ЦЕан-феш1л) К 36 Н 77 И«-., - 2,3

9SS HKynff ЕЙ ЕКУ1 . К 20 Н 85 И -

9S? П-ОТ+ 52 ГКУП К 20 Н 85 И -

«о I

В— Т ____________ о"___I ___ ___

оиш^ыдаи с,„ итсИ ддл .-»и, Х.--1, ГхС з каштнчвокоД фаге пра теиюратурах ± °С: I - 56, 2 - 90. 3 - 140,2. Нсыара у кривых соответствует обозначениям обрязцсз з таблице. В правей углу псказаны левые части кругови даагрема в уваличэкнси виде.

оильаополярны* ¡CK, в слабополярпых ESK и шс обсуждение.

Изучение влияния химического строения и аонмметрш! форму молекул вещества та времена диэлектричеокой релакоации f , связанные о дисперсией € , вооьма трудно реализовать путей сопоставления экспериментальных данных, полученных в различных индивидуальных веществах. Это обусловлено тем, что вариация химического отроения и асимметрии фсрга молекул мстат оу-щеотвонно влиять на температурные интервалы существования жвд-кокриоталлического соотояния и тип мезофазы, отепонь упорядоченности, вязкость вещества и т.д. Один из возмоаннх путей решения проблемы мояет быть связан о использованием омесой различных ШК. В эти случае диэлектрическая релаксация осуществляется в условиях единаяовей вязкости и степени упорядоченно-оти для коми оно нт исследуемой смеси и следовательно только различия в химическом отроении и разморы молекул будут варьируемыми паршетрами иооледуемой системы.

Для смесей жидкокристаллических веществ диаграммы Коул-Коу-ла в области низиос частот значительно отличаются от дебаев-ских (рис.2), что ыоевт означать, что диэлектрическая релаксация £и в этом случае связана о несколькими низкочастотными молекулярными механизмами. Поэтому для дальнейшего анализа полученных результатов удобно воспользоваться построением зависимости £¡t от<£"«-7#^(рио.З).

Представленные результата иллюстрируют, что релаксация £„ жет бить охарактеризована тремя диполышми механизмами о оу-цеогвенно отличающимися (на порядок и болея) чяптотт™« областями дисперсии диэлектрической проницаемооти. Времена рвлак-зации fZ„)f f (/f„)2 11 С^п)з • соответствующие различии! обнаруженным механизмам дисперсии сГи, в 8ависшооти от температуры (в области существования нематическоЗ фазы) яредотавлэ-ш на рио.4 для двух исследованных смесей.

Что касаотся наиболее высоксистотного механизма дисперсии £„ , то очевидно, что как и в индивидуальных вещеотвах, он ¡вязан о вращением молекул вокруг продольной оси. Соответствует вымена релаксация оказались достаточно близкими [ля всех исследованных веществ и оовпадаодшя оо значениями f- ?/2!/i~ff> , наЗденними с использованием данных по дисперсии тех К9 образцов (рас.4)..

л

Peo.2. Завясхыостя <Г,,', s'l от s'„ , ¿r¿ npz tH ■ £UJ oí £'a3 пра tUJ m 6Э°С дм спаси ГШ (а ) и яра « 70°С дяя смэоя SK7 ( б ). В прашх углах noaasasj хзшз часта двягргиа Ксуя-Коула s уюлговвсн кзр.

высокочастотная и низкочастотная области диспзроии со-отвототгюнно. Цп^ры у ЩИГ/ЫХ В .МГц.

I, 2, 3) для образцов ШЯ, 2Ш. (Тп)„ (1Гы)г ,(Т„)3, 7ГХ (прядаз 5, С, 7) для обра ада ШУ к (прямыэ 8, 9, 10, II) для образца Г\КУ соответственно. (0 - для ЧГ^ в ® - для ти ).

Псалздае приставлялся впсяка ааконаяряни, поскольку иаха-киа* врацангя попарзчксЛ оса молекулы вокруг предать но?. оса зшчзггельяо в иеньсей степени дсствн зависеть от её гесыетрэте-окнх размеров (дашны) по сразвэнв» о гресензям валстосбразнах иодвкуд вокруг короткой ОСЕ;

По-вядгасму, два :тзксчаототккх редахсацаспзых процесса (ргс. 3) связаны о валжтаы в всолвдучмых обраэц^х полярных есмпоезкт.

отлячагцяхоя длашгла молекул. Бслоетость экспериментального разделения »тяг механизмов ддспзрояи <£"« позволяет оотоотавита времена ролаяоацаа а для иоследованшх ойразцаэ.

Как видно и» данных, праведегаш: па рас .4, дяя двух нзузшшх смесей Ш7 я 22СГ (Т,,), и (Т,)г различаются в 15 а 10 раз, что соответствует нэо-колько иэкдазиу отличал а длинах ыолвкул <шоа ЕКУ по оравташш о образцш 2КП. 3 то еэ время сданяа гошзтрггаоазх разиврса молекул зешгсюиз смзоаЗ, исходя та 2ЮПГ5ЭСКСГ0 отрсония, позволяет ттвэрадатъ, что длани уолэпул йогу* отличаться а раооматряваекиз образцрг га более <гзи на (20-30)?. Хорсго азваотно, что для цалнкдряческсй пало<зя ария рэлаксадш, связанное о ей врецэлпэи воттуг короткой соя, ез-апзот от дяана молекуи и зиапстально сильнее,чей с? стапашт 99 аоаагэтрст р в ¿/(У , гдэ Ы — товдаиа ыаяояуяи

¿Г/4- Т (¿)? 2р - 0,8) * г^э К а ? - постсапшал Бодиглага а сбойязгпаз ?01ааразура ос<тз-

ГЗТбТЕЗЕПО }

^ - атгхсагь ерзда.

Используя еоотпссопле (3) , о учатся того, что молекулярная релаксация компонент роялязучтея ара одинаковой температуре Т я вязкости ср^ды • «очно оыло 6и епкдять, что пр« свободна* рри^нг.и аялечхооб1*»з1!мх .'а-окул с у^та) отличил в их длй-нах грешна ^лпксацгк делч.м 'нхх Си различаться ни болао чем в 3 раза. Сдтло, как уха от.юпплссь визе. это ряагап^л ссотг.^-ллЬт перлдол а оолее. Последнее обстоятельство иоеат быть связано с тем, что вразе низ подо кул вокруг короткой езз в мэзо-

та является езободкаи, а требует преодоления потенциального барьера, поддергивающего пзыатячэокпЯ порядок а веществе. Очевидно, что подученные экспериментальные данные могут быть использованы в для оценки величины потенциала, замед-лягцчго малекудярфв релаксации в нематике,

3 этсЗ связи зр*дстявяяит интерес результаты, полученные в изотропной аселедсвашаяс образцов. На рио. 2 (а) приведена диаграмма Ксуд-лоула, найденная э изотропной фазе образца Ж1У. Как водно из приведенных данных, диаграмма предстаал^яет собой полуокружность о сэнтрсм, лехгда» га сколько нигэ оса абецдсо.

Это ыохет означать, что я в этом случае диэлектрическая даопар-оня характеризуктся релакоационнкы спектрсы, содержащим на ие-ете двух в ре из н релаксации. Однако их отличие в изотропной фазе омег* существенно иеньюз, чек в нематичэсксм соотояюпг, что ае пг asci-сзт es екопориыйцтальной кривой дисперсии &и3 определив времена релаксации« соотЕзтствуодиэ различным кошювантаы

Задача определения времен релаксации отдельных компонент сые-си ss экспертенталышх данных по диоперсии £и, нокет бить решена путеы подбора ооотватотвупцих компонент очеои и их концентраций.

Поатсму были приготовлены сшей ряда выоокшслярных и слабополярных нзк и экспериментально иооладованы их диэлектрические овойотва. Структурные формулы, размеры их молекул, оостав.смесей, а такке температурные интервалы ыааофазы приведены в табл. I (:ЖУ1, ККУП, ПОТ, EKIX, ЖКХ).

Анализ частотной зависимости диэлектрической проницаемости <f,| (дисперсии £„ ) и диаграммы коул-Коула для омеоей ;ткк и ЖХ (рис. 5, 6) показывает, что в области низких чаотот, как и для смаоей ¿¡К1У и ЕКУ, дисперсия £,, смооей .tKIX и 7'JCX отличаются от дабаовокой, а поотроаниэ зависимости <?,', от (рио. 7) однозначно указывает на калйчие -двух низкочастотных в одного высокочастотного механизма ралакоации. Относительно выоокочаототного механизма иошю сказать, что он соответствует ролакоации вращения молекулы вокруг длинных осой, а времена ралакоации (Т„ )3 почти на зависят от дганы молекул.

Круговые диаграммы диэлектрической проницаеиооти в изотропной фаза для смаоей ВДХ и ГЛСХ показыЕаит, что в использованная интервала чаотот проявляются два облаоти дисперсии, в отлична от омеоей НК1У И ЯКУ нмеетоя возмокность разделония релак-оационшх механизмов €из и определения их времен ролакоации (^"1/3)2 • Поолодшю определены из наклонов завиоимоотей Ie'uj от , поогроенных по »копершсптальшм данным. Оче-

видно, что времена (^„)1vl(Tu1)iсоответствуют релаксации диэлектрической поляризации смесей, связанной о полярными кошзонен-тяии ккут я НШТ. размеры молекул которых превосходят размеры мслакул олабополярной компоненты ("ЮТ), аC^iJj и(£^относят-оя к диэлектрической релаксации компонента ЖУ1".

Были вычислены отношения аксп&риментяльно определенных времен релаксации диэлектрической поляризации компонент омеоей в

рио. 5. Зазгсагоотя от /® / пра текавризр® 20°С л £„", от /а / прт РЭ'Ъ для сиеса шг.

е. от /•/ дрп тггпзратуре 20°С я

200 . £00

1Z00

1ш ?ооо

Рио. 7. Зависимости е'к отd^F-f/bJ и €%Ui /* / для

смеои KKIX при тешшратурах t °С: 1 - 20, 2 - 69.

нематической и изотропноГ. фазах при нескольких температурах (табл.2).

Таблица 2

Отношение времен телакоации коотонэнт смесей в неыатйческсй и изотропной фазах

^ < Отношение ¡Из дисперсии !Расчег по раэ-1ца дкепдгеии £из в/п J времен 1^поПТТоТ77оТ]ме рам молекул I'.n.i. n-

ijwjittKouii. I — j«»«' ¡Ш w ' ■ j№*tijiit!"4ji<YH"tf

_.1

2 I7'2 3 «w/^ 73,0

J—JL

3,2 2,4 B,G 4,4 26,0 11,0

1.4

1.5 I.Q

_t

1,5 1,6 1,4 5,2 4.0 3.33 6,o 5,6 4,7

Анализ представленных в габлтр результатов показывает:

1. наибольшее отлична времен релаксации наблюдается для ЖКУП и ШИ - 73 при аЛ), поскольку молекулы »тех жидких кристаллов сильнее всего отличавтся по размерам.

2. Отличая в величинах времен ралаксацяа з вематическсй а изотропной фазах увеличиваются о поюгвэннем температура. Этот факт непосредственно связан о разной температурной зависимости времен релаксация кошенант смесей в, следовательно, о различимый «иергий активация механизмов диалоктрнчеохоА пояяривацпя компонент смесей.

Энергия адтивадан, сире деленные по ншмону аавлеююотей от 1/Т (pzo.8), в нематичаскоЗ фазе могут Сыть связана о нзиата-чеоким потенциалом н следовательно со степенью ориентацяонного порядка. Отсюда мохно сделать швод, что отлнчалцизоя размерами молекул компоненты смеси наест разные величина я температурные зависим оста степей* ориентационного порадка.

В изотропной фазе вквртза активацаа такзэ отличаятоя, однако они связаны о потенциал см изжуслекуяярпого взаимодействия, отвечающего аа блихюй порядок. Следовательно, ОлзшшЗ порядогс я его температурная зависимость различаются для к шпоне нт о разной йеличяяоЯ молекул.

3. Расчетные отноотшя времен релаксация компонент существенно стлкчаится от яолученшх экспериментально из дисперсии £7„ , н различия увеличиваются с пснжгченит'М температуры. Очевидно, это связано с там, что соотнося ни о '¿ ^ ^ /(¿íip о в) дРа"'днамо к свободному враезняо палочкообразных молекул а вязкоЯ среда и на учитывает иежмолекулярного взаимодеЯствия, поддархиващего гоматаче-скзЗ порядок. Сказанное подтверждается тем, что от ноте кия вренеа релаксации компонент в, изотропной фазе довольно близка к ржочетки, особенно для ясыпонант о блазкюа размерами молекул: í'Tw'/Ty.1,4, в то время *ях(Туя/Т¥,}е3 вмят значен®» I.4-»I,G в изучением температурном интервала.

Эксперт«нтальноя разделе гая релаксационных продассов в изотропно.! фазе позволяет экспериментально опроделзть для составляете c-ifcví времена редяяса пил, относящиеся к в pasa нив молекул вокруг коротких осеЗ. A sto позволяет на оонованиз гкеперлмен-тал мал данных по температурным зависимостям времен релаксации a fí'a3 в нематнческсЗ я изотропной фазах смеоей согласно соотнозянзям:

■Ю

-V

-14

-16

-18

•20

СпТ

?.7 . 2,9 . Д/ 3,3 45 1/гЮ3

Рио.8. Температурные вавиоимооти времен релаксации (Ъл)^(^п)г % (%,),> /прямые I, 2, 5, 7/ для смеси ККХ и /прямые

3, 4» 6, 8/ для смеси ЯКК в нематических и изотропных фазах соответственно.

(4)

определить параметры замедления в оценить потенциал среднего поля для компонент смесей.

Использование соотношения . _ , .

связывающего параметр замедленияд о потенциалом среднего поля

позволяет из наклона завискмостеЛ £пд от 1/Т (рао.9) определить величины V/ для разных кашонент смесей (табл.3).

"Таблица 3

Энергии активации и потенциал среднего ноля

п/п! №ИМУ | ЬМ*В )

1 17,6 13,0 х 0,165

2 ЖУП " 19,4 14,6 . 0.210

3 ШОТ 13,5 4,3 0,3{!5

4<з ог,г ю'3

Гио.э. зависимости ?пд от Т/Т. I - "КЛ, 2 - ЛОТ, 3 - ШИ.

Таким образом, результаты настоящей работы показнгапт, что диэлектрическая спектроскопия с использованием хндасокриоталлпчэ-ских смесей внсоксполярнаг, а такхе олабшояярннх молекул является оф^ентивгшм мотодш исследования влияния асимметрии формы молекул на врашна шзкочао-тотноЗ рояаяоащш в нематачэскоЗ а изотропной фагах»

ОСНШНЯ гаШТАТН и вюсш

I. ¿?зурчни диз/ектрическиэ прогадаеыоотн п диалектрическиз потери в направлениях параллельно» <£,',' ), пэрпэндихулярнсм . Сх. ) ситаческсй оса жидкого кристалла и и изотропной фазе (£'дз,£„ }, а таказ диалеетричвская анизотропия, =

для £К о различной химичеокой структурой в их смеси в диапазона чаотот (Юе-Юе) Л.

С. Экспериментально обнаружена диоперсия главных значений да агеитрстэсктс проницдемостэй исследованных индивидуальных НТК х с/еси. Построены диаграммы Коул-Коула, проанализированы релаксационные спектры.

3. Экспериментально показано, что дисперсия исследованных индивидуальных £К о различной асимметрией форыы молекул релаксация главных значений диэлектрических проницаомостей при каздой температуре характеризуется дисперсионными кривы:.® с одним (единственным) временем дизельной релаксации. Установлено, что за низкочастотную дисперсию <?„ , Сиз ответственен одинаковый молекулярный механизм дипольной поляризации, вращение продольных осей молекул вокруг их поперечных осей, а за дисперсию С± ответственен молекулярный ыехашш, соответствувдии прецессионному движению продольных осей маю кул вокруг директора. Определены энергии активации вращения молекул вокруг различных геометрических осеЛ в мезефазном и изотропной состояниях.

4. Показана возможность экспериментального разделения к исследования различных механизмов дипсушюа поляризации яццкокрис-таллических смесей, с использованием метода разделения количественно изучен полный комплекс молекулярных механизмов, ответственных га дисперсию главных значений диэлектрических проницаемостей исследованных смесей.

5. Экспериментально показано, что для исследованных смесей ПК1У, ИСУ, Л(IX и ЕКХ релаксация £л мо:.-:от быть охарактеризована тремя дипшьными механизмами с существенно отличающимися чаототинми областями дисперсии диэлектрической проницаемости. Установлено, что два низкочастотные релаксационные процесса

<Г„ связаны с наличием в исследуемых образдах полярных компонент, отличающихся длинами молекул, и время релаксации £„ при одинаковых условиях болыш для компонент с более длишмми (более асимметричными) молекулами. Наиболее высокочастотные механизмы дисперсии (Г„ связаш с вращением молекул вокруг кх продолыых осей.

Впервые было экспериментально разделено два мехатзма релаксации смесей }ЕК в изотропно-иадксД фазе, что являйгся следствием вращения продольных оразличных сортов молекул вокруг их пеперочкых осей.

G. В кзматтгееской и изотропно-тздяоЗ фаза cwacefl HZK для кая-дсй компонента количественно определены в ре ма на релаксация цро-цэсоов, визнвапцих дисперсга £1( а €и) а определим тзмпора-туршга зависимости фактора за'-ядлзния ff .По течпоратур-IOTJ зависимостям фактора замедления д определен потенциал сродного поля негатика для каядой компонента.

Основное содержание дзосертации опуйликсвано з следугпгех работах:

1. Хосиятхоя йаркгузарст ва гяригузароиз мсзьхсп булурдЯ / Сабуров Б.С., Маллабоез УЛ., пуггаа С.П.. Умурзодоэ РЛ. // В с<5.: Дастовардхои :ui:~i дар рлзтзп физика ва ки.сзЗ.- Дусапбэ, 1994.- С.80-127.

2. Диполъная поляризация в эпг.итиотрстш2 гадких криоталлах /Сабуроз Б.С., Маллабозв У .И., 7гурзохоз P.U., радзаЗ У.II., РЕЛИЗ в Е.И., Ковшик А.П. //Ш РТ.- 1994.- 7.ХШП.- .>52.- С.19-23.

3. Дпваинся поляризация в гздлокристалличоскоа 4-циаяо-З-броифолиловый &.{.ир 4-лзнтг!лд1"1й!г.гл-4 харбсковсй кислоты /Сабуров Б.С., Маллобоев 7.М., умурзсксга P.M., Ривда 2.И., Ковшик А.П. //Вопроси Í:; з •/j'. о- хи:.! пч з с п пх свойств веществ.- !,йпвузсвскк!1 сбор-тис.- Вып.2.- Дтянбе: Памъ, 1995.- С.223-233.

4. Диэлектрическая релаксация в \:ддкс1:р::сталл:гчэскнх смесях /растворах/ с раэлнчноЛ ас;:м:.:етр::оН формы молекул ког.яонент /Сабуров Б.С., умурзоков P.M., Маллабоев У.М., Ршцев В.П.', Ков-кис А.П. //ДАН РТ.- 1906,- 7.39.« И-2.- С.25-29.

5. Диэлектрическая релаксация в смесях, спльнсполярных а ела-бополлр!шх х:щккх кристаллов /Сабуров Б.С., Умурзокоэ P.M., Маллабоев у.!.(., Гшцзв Е.Л., Ковшик А.П. //ЦАН РТ.- 1996.- Т.39.-J5I-2.- С.35-39..

6. Ulelectrio r-3laxatlea. ta. oisturea c£ liquid cryatala of different aolcculax lea- ti». /HjKataev E.J., KorshJJc A.P., Sabu-rov B.3., ttaarsokov H.li. //16-tb International liquid Crystal cení. Sent St-ita Dhlvorcity ABSSHACT.- Kent, Ohio, OSA, 1996.

7. Saboxov Б.З., üaursokov H.M. Iloloctrlc relaxation In liquid alxtur* з aolutica wltb cenpcnent of dlfforeat» asyaaetry of ■ shapl.//1S-th International Liquid Crystal Conf,, ABSTBJLCT, Sent, Ohio, OSA, 1996.