Исследование сдвиговых динамических свойств нематических и смектических жидких кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

и л

ЗЮШЙСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР МОСКОВСКИЙ ОР.ЦЕНл ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 534.64

ЗОРИН НИКОЛАЙ ЛЕОНИДОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ СДВйГОВЬК ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Ш1АТИЧЕСКИХ И СМЕГСПГЧЕСКИХ ЩШХ КРИСТАЛЛОВ

Специальность 01.04.14. Теплофизика к молекулярная физика

Азгорефесат дяссертацта на соискание ученой степени кандидата физико-ма'.гматичесгетх нар .

МОСКЕА 1992

Работе выполнена ватсафедре общей $изккз Московского ■ ордена Трудового Красного Знакекг -Педагогкческого Укизерситета

Научный руководитель: доктор фшко-иатекатзческих Н£ук,~

профессор Кошин Н.И.' Научный консультант: кандидат фйзкко-иатеч&ткческих наук; доцент Табидзе А.А. Офвдйглькьге оппоненты: доктор физико-математических наук Вистакь Л.К,

кандидат фкзико-ыатгиатичеиаж наук Геворкян Э.Б.

Ведуцая оргаЕжзацкя: " КосхоюгаЯ; Государственный Университет-ии. К.В.Ломоносова.

Защита состоится _"_1882 г. в___часов ва

заседания Специализированного Совета К—113.11.1® в Московском -Педагогическое Университете <107005, Москва, ул.Радио, д.16 ).

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке МПУ.

Автореферат разослан "_"_1892 года

Учены! секретарь Специализированного Совета кандидат фиэюпниатеыгтаческмс наук, *

' СНЗ'АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

I '-та-ЭЛ | ,,г,йсссрггци!1 I

'■"■""'""Жктувльиооть д'-ксертацяи.

В отечественной и з&рубелной литература % настоящему времени" нако:кен определентк* материал но акустическим свойствам .гадких . кристаллов. Однако воарооям взаимодействия акустической волны и ■ иаташюго гтоля в кадях кристаллах вшивание исследователей . уделяется лмь последкоз дооятилетке. Присутствие магнитного, поля приводит не только к" иш<шшш равновесных терюдянзмаческих свойств иератических жидких криотадлоь, но .и оказывает существенное в.:гаят».б на кинетику процессов, происходящих пря изменении параметров состояния, Анизотропия СДВИГОВОЙ ВЯЗКОСТИ ЯЕЛЯОТС5Я, в свою очередь, причиной ориентанлонного влияния течения на иолэкулы к их комплексы. Высокая текучесть иератических гадких кристаллов, связанная с отсутствием дальнего трансляционного порядка, наряду с анизотропией коб№гдантов переноса приводит к ряду явлений, не смеющих аналогов в изотропных жидкостях. В нсыатичэских вдких ■кристаллах наиболее четко проявляется характер взаимодействия оршитацаонной структуры с транслящюнншя дважешяш элементов объема.

Общепринятая трактовка динамических свойств жидких кристаллов сводится, как правило, к анализу поведения йеко:/енологичесыа коэффициентов тензора вязкоунругого нопрякэнря пздродииахшеи кесхиш?мой вяакоупругой среды. • Такой подход, связанный в конечном счете со сдвиговыми деформациями, является достаточно плодотворным и удачно объясняет некоторые эксперименты з малых объемах ждаокристаллических образцов, лкюйкие размеры которых соизмерима с магнитной длиной' когерентности. Однако подобный анализ следует считать промежуточным, не затрагивающим молекулярной природы самих кинетических коэффициентов и основанном на их независимости от частоты сдвиговых деформаций.

Отсутствие удовлетворительной теории распространения

ультразвука в смеютческих ¡едка* кристаллах (СЕК) связано не только с недостаточностью, е иногда и недостоверностью экспериментального материала, но и с ограниченностью представлений о характере теплового движения, мезшолекулярного взаимодействия и структуре данного типа мезофаз. Сложность построения наглядной кармзш механизмов релаксационных процессов усугубляется отсутствием четких представлений о дальнем порядке и юшметрш смектичоскш мазофаз. Смектические кидкие кристаллы считаются системой с нарушенной трансляционной симметрией относительно оси, совпадающей с направлением ориентации молекул. При этом имеет место периодичность функции распределения вдоль этой оси и ее постоянство в плоскости слоя. Влияние граничных условий в сочетании с большими радиусами корреляции и характеристичйоюык временами приводит к распространению дальнего слоевого упорядочения на весь макроскопический объем жидкого кристалла. В этом случае они сходны с системами, обладающими дальним ориентационным порядком. Таким образом," изучая процесс распространения ультразвука, можно оценить степень влияния трансляционной упорядоченности в смектических зшяких кристаллах на релаксационные сзойстна макроскопических объемов. В данном случае магнитное поле явилось бы фактором, подавляющим, тепловые $шуктуацш, которые способствуют разрушению дальнего позиционного порядка. По сравнению с нематикаьш, все виды тепловых молекулярных двикени в емектиках (ориенташюкноо, трансляционное и т.д.) имеют больше времена, то есть является более медленными. - Таким образом, выигрышными представляются акустические методы исследования жидких кристаллов, охватывающие низкочастотную часть спектра элементарных возбуждений термодинамического состояния.Акустические методы дают возможность получить наиболее полные и разносторонние сведения о свойствах и строении жидких кристаллов, а также о кинетике молекулярных процессов, что объясняется многообразием типов воздействующих • па жидкий кристалл волн: продольные, поверхностные, сдвиговые. По данным акустических измерений можно--

-а-

определить энергию взаимодействия молекул, проверить предположения о различных структурных моделях, найти сжимаемость, отношение тешюстжостей, коэффициенты объемной к сдвиговой Еязкостей, времена релаксации и т.е. -

■ ЦЕЛЬЮ РАЕОТИ является:

— получение эксперт,тнтальных значений компонент сдвигового акустического импеданса, сдвиговой еязкости, модуля сдвига,

характеризующих вязкоупругиэ свойства БЯК в статическом магнитном поле;

— получение экспериментальных данных об угловых зависимостях вышеназванных величин в НЖК, характеризующих . енизотропныв

свойства жидких кристаллов;

— оценка влияния длины магнитной когерентности и .глубины проникновения сдвиговых волн на компоненты сдвигового

импеданса (вязкости и модуля сдвига) в зависимости от ■частоты ультразвука в ориентированных магнитным полем БЖК;

— получение экспериментальных данных о распространении моды "второго" н "третьего йвука" в емектиках А и С - модификаций;

исследование анизотропии распространения "третьего звуке" в смектиках А и С;

— получение экспериментальных данных сб угловой зависимости комплексного модуля сдвига СЖК;

— рассчет на основе полученных экспериментальных данных некоторых коэффициентов матрицы вязкости и матрицы упругости

.СЖК.

НАУЧНАЯ НОЕИЗНА работы состоит в том, что впервые:

— получены экспериментальные данные, характеризующие полную анизотропию ряда КЖ в мегагерцевом диапазоне частот,

ориентированных статическим магнитным полем;

— на основе привлеченной модели предложено объяснение частотной зависимости компонент импеданса, наблюдавшейся -в

эксперименте, и отсутствие дисперсии динамической вязкости КЖК в

исследованном диапазоне частот;

— проведена оценка влияния длины магнитной когерентности на анизотропию упругих и диссипативвдх коэффициентов НХК,

.ориентированных статическим магнитным полем;

— получены экспериментальные данные, касающиеся угловой зависимости распространения мода "второго" и "третьего" звука

в смешках А и С;

— проведен анализ угловых зависимостей динамической вязкости и динамического модуля сдвига для мод "второго" и "третьего

звукаГс использованием предполагаемых сингонМ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ И НАУЧНАЯ ЦЕННОСТЬ:

Полученные в настоящей работе значения динамической вязкости, модуля сдвига, скорости сдвиговых волн, вязкости потерь в ШК, ориентированных статическим магнитным полам, могут быть использованы при разработке технических устройств на жидких кристаллах (датчики, устройства отображения.информации и т.н.). 'Обнаруженная в эксперименте частотная независимость сдвиговой динамической вязкости НЖК в мегагерцевом диапазоне частот стимулирует дальнейшие теоретические исследования строения и межмолекулярного. взаимодействия в НЖ и постановку экспериментальных задач, связанных с изучением сдвиговых свойств ориентированных НЖК при изменяющемся давлении.

Экспериментально обнаруженное существование мода "третьего ¡звука" в смэктических эдких кристаллах А и С - модификаций и характер ориентационных зависимостей комплексного модуля сдвига "второго" и "третьего" звука создает предпосылки для разработки новых модельных теоретических подходов к описанию строения смектиков. •

.АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

экспериментальные данные значений сдвигового акустического импеданса в НХК, ориентированных статическим магнитным полем; установленный характер угловых зависимостей динамической вязкости и модуля сдвига в ЖК;

-7— экспериментально обнаруженный факт дисперсии компонент сдвигового акустического шгаданса в мегагерцовсм даапазоне частот;

— экспериментально обнаруженную частотную- независимость динамической вязкости ШК в исследованном диапазоне частот;

—. теоретический анализ влияния дефекта ориентационной ' структур« ШК. на частотную зависимость компонент сдвигового акустического импеданса ориентированных магнитным полем НКК; ~— экспериментально обнаруженный факт существования моды "третьего.звука" в смектаках -А и -С, не предсказываемый теорией распространения звука в СЯК;

— устэноЕленнкй характер угловой зависимости распространения "второго" и "третьего" звука в емнктиках. -А и -С;

— рьссчиташшв коэ'1ф1иибНГН матрицы . вязкости и .матрицы • упругости СЖК;

— предложенную модель смектика -А как системы, удовлетворительно описываемой григояальной сингош:ей; •

— теоретический анализ возможности распространения мода "третьего звука"1 г. смекгакзх -А и -С, проведенный нэ основе

теории слабой кристаллизации жидкостей Ландау.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Результаты работы докладывались и оСсувдались на научных конференциях преподавателей МОЛК ам.Н.К.Крупской, 1988-1991гг., межвузовской научной конференции "Физика твердого тела", г.Барнаул, 1990г., семинаре по жидким кристаллам Института Гчрютэллографии АН СССР, 1939г., XI Всесоюзной Акустической Конференции, г.Москва, 1991г., Летней Европейской Конференции по жидким кристаллам, г.Вильнюс, 1991г.

СТРУКТУРА И ОБъЭЛ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы.Общий объем диссертации ИЗ страницы, включающий 65 рисунков, 6 таблиц. Список литературы содержит 106 наименований.

-8-

КРАТКОБ СОДЕР1АНИБ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ дан обзор теоретических и экспериментальных работ го. исследованию динамических свойств ориентированных КЖ и (Ж; формулируются задачи иеследованля. Указывается, что нематичеекая фаза очнется наиболее изученной в теоретическом к экспериментальном плане по сравнению с другими чезофазами.

Отмечается, что основным -отличием гидродинамики кидких кристаллов от гадродинамзки простых жадкостей является наличие дополнительной степени свободы, описывающей ориенгационное упорядочение в нематиках. За параметр, соответствующий .этой степени свободы НЖ, выбирается единичный вектор локальной оптической оси (директор),' зависящий от пространственных координат и времени. Тот факт, что поле скоростей связано с полем директора, приводит к э>Шжтам, на имэщим аналогов в случае простых жидкостей. Из обзора следует, что досюштивные процессы при объемных деформациях определяются кинетическими-параметрами сжимаемых жидких кристаллов, причем условие несжимаемости в гидродинамике анизотропных сред находится в противоречии с экспериментально обнаруженными конечшш значениями объемных модулей упругости с "предельных" коэфиниентов тензора вязкого напряжения в условиях значительного различия времени релаксации объемной и сдвиговой вязкости. ■Отмечается, что несмотря на многочисленность экспериментальных работ по исследованию нематиков, сведения о ьязкоупругих свойствах данной мезофазы протазорэтавы и разрозненны. С целью выяснения влияния соотношения мэвду глубиной проникновения сдвиговых волн в Н38К и длиной магнитной когерентности на анизотропии упругих и диссипзтиепнх коэффициентов КЖК возникла необходимость проведения экспериментов в Нй£, ориентированных статически.! магнитным полем без применения ПАВ, что и составило задачу первой части настоящей работы.

Указывается, что смектические жидкие кристаллы (СЖ) в последнее время интексивго изучаются на продольных и сдвиговых волнах. Однако из обзора следует, что зксперимоктальных

ксследований моды "третьего звука" в смектиках -А и смектиках -С на проводились в связи с теоретическим предположением о невозможности распространения вышеуказанной мода в данных мезофазах согласно предполагаемой симметрии СЖК.' Таким 'образом, цель» второй части работы явилось определение -симметрии смэктиков -А я-С и, следовательно, проверка существующих теоретических предположений.

С учетом поставленных задач объектами исследования были' выбраны НЖК МББА, ЩБ. Ш-МО; СЖС5076,~607Т0. Выбор. указанных веществ обусловлен следующими физико-химическими свойствами. МББА и ЩБ является одним! их наиболее полно изученными Ж, что позволяет привлекать для теоретического анализа результатов акустических измерений данные, полученные иными методами. ХК-440 имеет широкий интервал существования нематической мазофазы и нашел техническое применение в устройствах отображения информации, поэтому его исследование имеет большое прикладное

значение. СЖ 50.5 был выбран потому, что распространение моды "второго звука" в нем тщательно изучено, имеются также данные о

моде "третьего звука" в Бь, СНК 50.ТО имеет широкий интервал существования За и 3= мезофаз и подробно изучен на продольных волнах, что расширяет возможности теоретического анализа.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ приводится описание резонансного имгтедансного акустического метода исследования вязкоупругих свойств НЖК и СЖК в широком диапазоне частот, обосновывается выбор методики. Указывается, что исследования возможностей экспериментальных методов изучения сдвиговых динамических свойств Ж показали, что для решения поставленных задач наиболее подходит высокочастотный рензонансный метод измерения сдвигового импеданса. Основным достоинством этого метода является возможность создания измерительной ячейки малых размеров, позволяющая реализовывать различные геометрии эксперимента, .и высокая точность измерения (1-3%) компонент сдвигового акустического импеданса.

-10В разделе по теоретическом/ обоснованию методики рассматривается пьеэорезонатор, . нагруженный комплексным сопротивлением, излучевдй еолны сдвига в жидкость. Исходя из уравнения движения для компоненты смещения кварцевой пластины :

зЧ *ч

р —.2. - с —^ ,(1) к д 1г 66 э у2

я уравнения движения для компонента смещения ¡едкости £ на поверхности резонатора:

- С --„ ,(2)

а г2 а уа

получены рассчотные формулы для компонент сдвигового акустического импеданса :

. В е прк 1к(«-5Г0) ,(3)

X »2Прк 1Ь(10-Г) ,(4)

где 5Г-5Га- изменение сирины резонансной кривой, Го-1- сдвиг резонансной частоты яьеэоэлвмонта при его нагружены! (рис.1).

Показано, что измеряемые величины й и X связаны о составляющими ' комплексного модуля сдвига с* и динамической вязкости (п - следующим образом:

С' в (й2-Х2)/р, С" = Ж/р ,(5)

О' « 2КХ/'ра, п" = (Р.2-Х2)/ро .(6)

Величина, обратная коэффициенту затухания , определяет глубину проникновения сдвиговой волны в жидкость:

5 * = (Иг+Ха)/риХ .(7)

Я В

Отмечается, что для измерения параметров нагруженного и Кенагружешого кварцевого резонатора применен частотный валансшй мост (рис.2).

Радотедтеская часть установки- состоит из измерителя

i

Рис.1. Резонансные кривые нагруженного и незагруженного резонатора. Аплигуда приведены к единице.

* ил

с

_:__ '-п

С- ■

Н^ сЛ

/

■ч

Р«с.2. Электрическая принципиальная сх балансного моста. "

схема частотного

амдлитудно-частотннх характеристик- XI -27, синтезатора частот 46-31, электронноечетного частотомера 43-34, осциллографа С1-65, фазоинверсного каскада, частотного балансного моста и предварительного усилителя, широкополосного усзиштэля УЗ-29, преобразователя напряжений, универсального вольтметра Щ63003, преобразователя переменного напряжения в постоянное, детекторной . 'головки. .Для наблюдения формы сигнала и контроля за балансом ' моста .применен измеритель &ЧХ Х1-27, состоящий из генератора качающейся частота и осциллографического индикатора. Дня точного измерения ашлитуда сигнала применялся цифровой вольтметр ¡368003, снабженный Еыооколинейным преобразователем переменного напряжения в постоянное. В качестве последнего использовался электронный тракт вольтметра В3-38, детектор которого охвачен отрицательной обратной связью, позволяющей свести до минимума ' нелинейность полупроводниковых выпрямительных диодов, что существенно увеличивает точность измерения амплитуда, сигналь,, поскольку последняя является существенным фактором при определении добротности кварцэього резонатора, проводимой путем ••измерения-ширины полосы пропускания на уровне 0,707. Р.огрэшость измерений Н и I составляла 1-3%, погрешность в определении модуля сдвига -.7-9%, динамической вязкости -

ТРЕТЬЯ ГЛШ диссер твида посвящена -изложению вксодеримент&пькых результатов исследования угловых, температурных и частотных аевисимостей компонент импеданса и динамической вязкости в НМ и в СЖ для различных геометрий эксперимента Рвтсрой* и "третий" звук).

Ка рис.3 представлены угловые зависимости действительной и шаюй хошонен:" импеданса в '¡Ж МБЗА (1=303,2 К, 1=1,5 МГц). При е~0с и е=180ь КК обнаруживает ньютоновские свойства; при 6=90° разность Я-л максимальна, и кристалл простляэт вязкоулругае свойства. На рис.4 представлены температурные зависимости сдвиговых динамических вяэкостей ЖХ-440 на частоте 1,5 МГц 'во всем температурном интервале существования неметкческой мезофазы. С понижением температуры значения.

Рис. 3

А '

Рис. 4

вязкостей монотонно увелкчЕвавтся, а шачения вязкостей ri(9Q0),

■rj(Oc), г<(45~) еошадыот в пределах 8%. ♦

Отмечаются особенности, которые присуди всем исследования нематикам:

1. На частите 1,5 МГц активная R и реактивная X компонент] сдвигового акустического импэданса Z соппада^г; отсутствуем

анизотропия модуля сдвига С-'.

2. На частоте 1,5 МГц и 3 ЫП1 наблюдается анизотропия компонж сДбигобогс акустического импеданса, а такке динамичесмЗ

вязкости: R > Р, - R , ¿ > X = X , r¡' > '/' = r¡' í <пссдзнны<

Л ' Ъ о в Ь С в b с

энйчэния вязкостей совпадают в пределах ошибки эксперимента да обеих частот, т.е. дасперсяя вязкости отсутствует.

3. fe нематкческих мезабазах исследованных объэктов на частоте ; МГЦ R>>X, G*=ü; наблюдается анизотропия модуля сдвиг.

G'.Pnc. 5 и рис. 6 иллюстрируют угловые зависимости компсша' импеданса и динамической вязкости "второго" звука в смехтиках и -С. Угловые зависимости вышеупомянутых величия длк мод "третьего" звука смехтшсах -А и -0 цредотзвлены Hd рис.? ; рис.2.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ полученные результаты обсуждаются с точ зрения существующих представлений о возможных механизма ориентации НЖК и распространения ультразвука в системах переменным импедансом. Обсуждение проводится с учетом влияви поверхностного слоя на границе раздела кварц-БЖК. ссизмерииог машиной длине когерентности. Предлагается конкретная модел НЖК, учитчващая неоднородность структуры ЯЖК, ориентированны статически магнитным полам, дозволяющая ■ удсвлетворительн огиезть полученные эксдарцшнталыше данные. Предполагается чт реальная физическая карткаа колеблющегося резонатора нагруженного КЕК, ориентированного статическим магнитным полем описывается не цепью с сосредоточенными параметрами (то ест цепью, в которой процессы не яавислт от пространственна координат), а цапью с распределенными параметрами (ддшшс

Cí

о

a -С О О

s I

ч V

а» л

N.

)

/ У

-IG-

ляниэй).

Исходя вышеизложенных представлений об ориентационной упорядоченности НЮ вблизи границы раздела кварц-ЖК, целесообразным кажется представление ••• нагрухенного пьезорезонатора как системы четырехполюсников, где • входное •сопротивление последующего является сопротивлением нагрузки на выходе предыдущего четырехполюсника. -Цепные параметры" тогда •выражаются через характеристические параметры следующим образом:'

Ам- е. А1Я» 8Ь в.-

а22= / сь в,

g = р + ,1а - постоянная распространения.

Отмечается, что нахождение аналитических выражений для случая произвольного изменения импеданса ЯК в зависимости от координаты невозможно, так как полученные

уравнения относятся к уравнениям Рлккати. Однако • вблизи резонанса 2 нагруженного на Н2К преобразователя можно представить в виде:

г = гш (¿1). ■

■Волновое число к для сдеиговой^волны, распространяющейся в Ж, можно записать в виде: 1с=аУс , где о - скорость распространения сдвиговых волн в Ж. Учитывая малость модуля сдвига для ККК и ¡разлагая вблизи резонанса соотношение в ряд, а также полагая к1«1 и ьег£*1<<1, и заменяя г на рос 3, где р -плотность Ж, Б - площадь пьезопреобразователя, получаем:

гшк~ р0с б л* 1+3 ^оа>, ГД9 а - коэффициент поглощения сдвиговой волны.

Полагая д« = д 2 в с2 пи 003

"о °

где <р - угол между А и й, окончательно получим выражения:

* 2.х = °ос3 "3" 2Т"с соэ2р +Зр0З

Z¡x = S u2riBC0S3(pi-3poS tg(Kl).

Учитывая, что. толщина слоя d гораздо меньше длинн сдаиговой волны X , и заменяя tg kl аргументом, получим:

Z = -Дг S ыаг, соз^р+Зр Ski.

в к о « О

Определяя . активную составляющую входного импеданса (добротность системы на резонансной частоте), - определяется сдвиговая вязкость НЖК, которая является комбинацией вязкостей Месовича. Наличие .распространяющейся в «тактиках -А и -С сдвиговой коды "третьего" звука обсуждается на основа теории слабой кристаллизации жидкостей Ландау. Спонтанно возникающая модуляция плотности ' в смектическом слое характеризуется коротковолновым шлем <р. Степень кристаллизации характеризуется величиной вектора v>. который лежит в плоскости смектичеекого слоя и задает г слое выделенное направление, чтс свидетельствует, об анизотропии, мехмолекулярного взаимодействия, являющейся причиной, неравенства модулой С и С .

Особенности угловых зависимостей динамической вязкости "третьего" звука, описываются с использованием гексагональной к триго"альшй симметрии структуры (Ж. Третий корень уравнения Криетоффеля' д£ет выранение для вязкости:

п *(») = r?¡4cosse + n[t sure .(8)

Установлено, что в смектической-С фазе всех ксследог-ашшх СЖК г£(в) описывается внряженивм (8) с атрадносш) IOS (рис.9 к рис.10). Отмечается, что в смэктич&схой -А фазе иссдэдог-еняых сьектов г)^(в) отклоняется от закона (8) и подчиняется следящим зависимостям:

50.6: т}'(ь) = 40cosaS + 80slnzS + 20sln26 МПа с ,(9) 60.10: i7¿ (в) = 43cosae + 51slnse + 5,5sln2ft Ына с .(10) что проиллюстрировано на рис.11 и рис.12.

___noKasaHoi_j^ — г,1 (в)—or —

"Vvd t'ß

*0I *эи<1

os ' op at 09 os Qh ot ог o>

3-3ÍÍ

0]

jl

ЛХЭ» 10

H OíS=¿

*09

03 ot

06 Q0>

OHm

•6 'эиа

об os_ot os os Oh os сг ot

"Wdj

'0

i / ► ■

- л *

i у 3-Hi ¿Mai 10

> У У 923 =.I

у (vjs U> Í 'OS

01

Oil

ot

Od

on ogf 06t-oit

ражение (9).

¡?з,мПл

0 20 5о 40 50 Со Ю 80 90

Рис-12. Кривая I - выражение (8), кривая 2 - выражен ние (10).

теоретической обусловлено несоответствием ' используемой гексагональной матрицы реальному случаю. Решения уравнения Крисгоффеля для существующих 9 типов анизотропных' сшгоний показало, что наибольшее соответствие экспериментальным данным может быть получено при выборе матрицы кристалла тригональной .сингонии, класс 3 и 3 тригонально-пирамидальный С3 и ромбоэдрический С = 5 ). Решение уравнения Кристоф&еля дня .этой матрицы дает следующие выражения да я вязкости третьего звука:

ч;<е) = г544созга + п6&э1п39 + г^яшге .(11) .

Экспериментальные данные для еязкости "третьего звука" описываются выражением (11) с точностью 5%. Отмечается, что полученные экспериментальные данные отражают различие между структурами гексагональной и тригональной сингоний. Установлено, что матрица диссипативннх коэффициентов дает более . полную информацию о структуре и динамике смектических мезофаз, чем матрица упругих модулей упругости. Показано, что диссипативныэ коэффициенты, достаточно надежно фиксируемые в приведенных экспериментах, характеризуют симметрию исследуемых СЖК.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе изучались упругие и диссипативные свойства нематических и смектичемсих гадких кристаллов в мегагэрцовом диапазоне частот. В работе была использована методика измерения сдвигового акустического импеданса в резонансном режиме излучения пьезопресбразоватэля.

Экспериментальные исследования по данной методике пЬзволили получить и систематизировать ряд новых эффектов, характерных для вязкоупругого поведения жидких кристаллов.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Получены экспериментальные данные значений компонент

сдвигового акустического импеданса в НКК,• ориентированных статическим" магнитным полем в мегагерцевом диапазоне частот.

-22.2. Обнаружен факт зависимости от частоты компонент сдвигового акустического импедансе пру. отсутствии дисперсии дшашческсй вязкости в НйС, оркектировкшых статическим магнитнш полем.

3. Вшолнон теоретический анализ влияния дефекта ориеыт&ционной структуры ¿Ж на распространение сдвиговых волн sjs различных • сооткои>_ ;г;!ях между длиной магнитной когерентности и глубиной _проникнсл>.:: ля едвигошх волн.

Ч. Установлено, "то прсдаохокаая модель НХК как системы ч^тьрехполвснлкоь с изкйнйюща!ся импедансом качественно описывает полученные экслерхменталънне результаты.

5. Подтверждено фундамента шюе для физики жидких кристаллов равенство Рапини.

6. Построена картина полной анизотропии, вязкости НЖК.

7. Экспериментально обнаружен факт существования моды "третьего" звука в смектиках -А и -С модификаций, не

. предсказываемый теорией.

8. Установлен характер анизотропии распространения "третье-го" звука в смектиках -А и -С модификаций; рассчитаны некоторые

• коыЗДйциенты матрицы вязкости и матрицы упругости (Ж.

• 9. Установлено" соответствие диссипатквных свойств СЖК-А

кристалла^ тригональной сингокии. Ю. Выполнен теоретический анализ возможности распространения моды "третьего" звука в смекгиках -А и -С модификаций, проведенный на основе теории слабой кристаллизации жидкостей Ландау.

Основные результаты диссертация опубликованы в работах:

1) Таоидзз A.A., Кошкин К.И., Зорин Е.Л. "Исследование нематической мезофззы МББА в статическом магнитном поле". Деп. ВИНИТИ: 12.12.1939,11 737 '-В89.

2) Зорин Н.Л., Конкин H.H., Табидзе A.A. "Исследование анизотропии сдвиговой динамической вязкости НЖК в магнитном

-поле".—Материалы XI—Всесоюзной —Акустической—Конференции,-

Москва,1991,С.79-81.

3) Табидзе A.A., Зорин H.JI., Кошкин Н.И. "Ультразвуковое

//Кристаллография,1992, N1.

4) Зорин H.JI. "Упругие и диесипативние свойства ориентированных нематикоз в мегагерцевом диапазоне частот". Известия ВУЗов

. СССР..сер.Физика, N7, 1991, N1Q29-B91 от 12.03.1991.

5) .Зорин Н.Л., Табидзе A.A., Кошкин Н.И. "Третий звук в смектиках -А и -С".: Summer European Liquid Crystals' Conference, Vilnius, 1991, P.123,

исследование

комплексной

вязкости

НЖК".

Подписано.в печать 18 .02.92 Объем 1,7 уч.-изд.л. Тирак 100

Ротапринт И00 МО РСФСР.

Заказ|59 Бесплатно