Особенности процессов ориентации и упорядочения лиотропных нематиков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 'ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКЕ И ОБРАЗОВАЛИ) МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

УДК 532.783 На правах рукопися

КАЗАКОВ НИКОЛАЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ОРИЕНТАЦИИ И УПОРЯДОЧЕНИЯ ЛИОТРОГШХ НЕМАТИКОВ 01.04.14 - молекулярная физика и теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученпй степэни кандидата фгаико- математических наук

Москва - 1992

РчСота лыполнена в Научно-иссладсиательском институте органических полупродуктов и красителей Московского научно-производственного объединения " НИОПиК

Ьаучшг руководитель : доктор физико-математических наук,

профессор СОНИН А.С.

Официальные оппонента : доктор фазико-математическит наук,

профессор Ршцеа ЕЛ.

кандидат ф ¡зико-математичесКих наук Пасечнкк С .В.

Ведущая организация : ИвгЙовский государственная университет

ГКТПиО России

Защита состоится " " -*' * ^ у*'"- 1992 года на заседании специализированного совета К 063.93.02 при Московском институте прио»тостроон*л по адресу : 107076 .Москва, ул. Стромынка ,20 в _ч.__мин.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке МИЛ.

Автореферат разослан " ^ " 1993 г.

Учения секретарь специализированного совета __

кандидат физико-математических наук, Баландин В.А. .

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

еК12Мьность_темы.Хотя лиотропные жидкие ристали открыты почти одновременно с термотропными, т.е. ото лет назад, их изучепие началось лишь в пос.тадшю таул. Толчком послушно осознание важности этих мезофаз в процессах жизнедеятельности жнвых организмов, в частности в возникновении разлит-и патологий и болезней.Начатые в этом направлении интенсивные работы скоро привели и к техническим применениям - лиотропные кидкир кристаллы стали использовать для заготовления светофильтров, поляроидов, смазочных композитов и т.п. Это, в свою очередь, стгтулировало поиск новых лиотропных систем и изучение их физических свойств.Особенно перспективными оказались лиотропные нематикм, как мнцеллярные, -так и хромониче'-кив. Их физические свойства пока совершенно не изучены. К началу настоящей работа были известны всего две работа, посвященные изучению вязроупругих свойств лиотропннх дискотиков. Что хэ касается упорядочения в лиотропных системах, то эта прейдена еда совориенно не изучена.

дельр__работа явилось изучение с помот,ыз капптглого

поля процессов упорядочения в типичных лкотрспных неуатиках и поведения их вязкоупругих констант в зависимости от концектрацга компонентов и температуры.

■ Раучкая_новизна шлуче!шых результатов состоит в следушем:

1. Впервые измерены диамагнитные восприимчивости и анизотропия , показатели .преломления трех лиотропных жидких кристаллов в системе - допилсуль^ат натрия-дэканол-вода ( НаБЯ-БеСН-Н О ) з гексагональной (О).дискотической каламитическсй ), оптически

двухс-ной (КЬт) и изотропной (I) фазах. Найдены температурные зависимости параметров порядка и показала их связь со структурой мицелл и молекул.

2. Впервые г -.меренн диамагнитные восприимчивости и анизотропия , показатели преломления лиотрспныт дисконтов з системе перфтороктаноат цезия - р^дг ( СаР?0-Н2и ).Найдены температурные зависимости параметров порядка я показано, что с 1 .испытывают аномалии при структурных фазовых переходах. 3. Впервые измерены диамагнитные восприимчивости и

анизотропия хромокического ньматика в системе дисульфоиндантрон -вода (Б31-Нх0). Описана температурная зависимость параметра порядка и показана его связь со структурой молекулы. 4. Впервые измерены константа упругости Кг1, вращательная вязкость 7 и энергия сцепления каламитиков в системах НаШ-БеОИ-Н^ и ПБГ-Н^О. Показана зависимость этих параметров от природа нематика. б. Впервые наблюдалась доменная структура, вызванная обратным течением, в неиатиках систьм Ма1Б-ВеОН-Н20 и С31-Н,0.

Заап^аеше^пдлокения:

1. Для адекватного описания упорядочения в • мицеллярных нематиках необходимо различать три параметра порядка: описыващий упорядочение молекул относительно ¿.лректора (Б), :лщелл относительно директора (Бв)и молекул относительно выделенной оси мицеллы (Бм).

2. Во всех исследованных лиотрошшх системах температурные зависимости параметров порядка имеют особенности при структурных фазовн* переходах.

3. Вязкоупругие параметры лиотрошшх каламитиков сравнимы с вязкоупругими параметрами .'тютрошшх дискотиков.

4. В лиотрошшх каламитиках под действием магнитного поля возникает доменная структура, вызванная обратным течением.

ПЕ55 Плеская ценность ^8^ты_заклотается_в_слещющем2

1. Разработанный метод измерения диамагнитной анизотропии и параметра порядка может быть использован' для нахождения степени упорядочения таких важных материалов как дихроичные красители, где параметр порядка играет определяющую для практического применения роль.

2. Изученные лиотропные нематические системы являются модельными и найденные закономерности изменения их вязкоупругих параметров позволяют прогнозировать свойства промышленно важных лиотрошшх систем, таких как поверхностно-активные вещества и красители.

Апробация_работа.Основные результаты докладывались на VI

Всесоюзной коигеренции "Жидкие ;:р::сталлы и их практическое

использоБГТие" ( Черпигсв-1988 ),1 Всесоюзном совещании по лиотропным жидким кристаллам ( Иваново-1990 ),Летней европейской' конференции по жидким кристаллам ( Вилыгос-1у91 ).

Публикации.По теме диссертации опубликован? 13 работ.

Структура и обьем работы.Диссертация состоит из введения, четырех глав «заключения и списка цитируемой литературы. РебстЕ включает 132 страницы машинописного текста,57 рисунков,1 фотографии,5 таблиц и список .ттературн из 111 наименований.

Содержание работы

Во___введений приведена цель работы, дано обоснование

актуальности темы, новизны и практической полезности, а также сформулированы защищаемые положения.

В псрвой_глав9 дан обзор современного состояния исследований по теме работа.В ней кратко описаны типы жидкокристаллических мезофаз(§1), лиотропный мезоморЯнзм (§2)и физические свойства лиотропных жутких кристаллов(§3). Из обзора литературы видно,что если физические свойства термотропннх жидких кристаллов уже-достаточно хорошо известны, то лиотрогпше жидкие кристаллы, ч частности нематики, только начинают изучаться. Мало сведений о вязкоупругих свойствах и они до некоторой степени противоречивы. Совершенно отсутствуют данные об упругих свойствах хромоническгс иематико*.Особенно неудовлетворительное положение в области изучения упорядочения лиотропных немаТиков. Хотя уке ясно, что их необходимо описывать несколькими параметрами порядка, однако конкретных денных, включающих различные типы упорядочения, в литературе нет.

Вторая__глава посвящена методике работы.В §1 описано

приготовление образцов , представляющие собой плоские стеклянные капилляры, заполненные нематийом.Для получения торошей планарной ориентации каламитика стекла капилляра подвергались специальной обработке.После просушки стекла вытягивались со скоростью ^ I мм/мин из 5% раствора нитроцеллюлозы в а"етоне, после чего • высушивались в сушильном шкафу при температуре 8(f С в течение 3-; часов. Затем ' стекла натирались хлопчатобумажным ворсом - hi: натирочной машине в ечеше 5 минут. Получение однородной п..анарной ориентации удавалось достичь на тонких образцах и без дополнительного покрытия стекол нитроцеллюлозой. Для этого

очищышае стекла натирались хлопчатобуыа»ши ворсом на натирочной машине втечъние 30 минут. После заправки ячейки однородней плачарная ориентация возыкала через 2 2 чаев. Для предотвращения испарения воды в процессе измерений ячейка сразу зв' после заправки запаивалась по периметру воском или пицеином.. Показатели преломления определялись с помощью рефрактометра

Аббе по методике описаной в §2. -------

В §3 подробно рассматриваются установка и методика--измерения диамагнитной анизотропии. Магнитные свойства -анизотропной "среды - полностью оплываются тензором' магнитной восприимчивости ; Компоненты и след тензора объемной днаырпштной восприимчивости зависят от плотности вещества , которая может изменяться с изменением температуры или давления. Поэтому вводится массовая восприимчивость » которая связана с объемной восприимчивостью следующим соотношением: * Ху/Р • гдо р -.плотность вещества,. Следовательно, компонента и след тензора массовой диамагнитной. восприимчивости одноосной фазо является неизменным (• пренебрегая слабо- зависимостью диамагнетизма от температуры • ).' Обычно . используется средняя магнитная восприимчивость

Г- - 1 Е Х™ 1 .(*" + ¿Хщ) ' '

3 11 . • -3- . .1 . * Тензорный I фаыетр .порядка . . мохет быть определен из

анизотропной части массовой магнитной;восприимчивости - 1

8сф' " " з аа£ Е ,...._ .

где йдр- символ Кронекера . . ■

Выбор тензора магнитной восприимчивости для определения парячотра порядка обусловлен тем, что молекулярный диамагнетизм настолько мал, что мохно пренебречь взаимодействием, молекулярных магнитных наментов. Следовательно, внутреннее поле.;может быть принято равным внешнему макроскопическому полю, что .облегчает интерпретацию .

Кроме того отклик жидкого кристалла на приложеное внзшнее магнитное поле в значительной -мере- определяется величиной объемной анизотропии х! Поэтому для ' определения констант упругости нематика по деформации однородного слоя в магнитном поле всегда необходимо знать величину-магнитной анизотропии х^ • В настоящей .работе для определения магнитной анизотропии использовался косвенный метод, . основанный на том,. что след

тензора лассовой магнитной восприимчивости н-э зависит от температуры. В этом случае имоем:

= = |(ху-Г). д™ х> > о

£ = - = 3 (Г - х"). для ^ < о

Так как не магический жидкий кристалл ориентируется 8 магнитао.;г поле перпендикулярно или параллельно полю в зависимости от знака диамагнитной анизотропии, ь в изотропной фазе оряентаии. и происходит, то ггри измерении восприимчивости в мезсфззе определяется только одна из компонент тензора магнитной 2ос"риимчивости, а в изотропной фазе — средняя восприимчивость, связанная с его следом.Поэтому задача определения магнитной анизотропии сводится к получения температурной зависимости магнитной восприимчивости жидког- кристалла в ориэнтаруэдкл.с!» мв1 ¡штным полем фазах и в изотропной фазе.

Для - измерения магнитно« восприимчивости исяользоеэ? классический метод Фарадея .

Нами .раз^ботсяа и собрана установка, используяяшл это? метод. Основу устаьочки составляет электромагнит дгзкщий помппльно-з ттг ■: 12 кГс. Измеряемый образец в специальном стеклянном гсонтей. про подвешивался на многожильной проволоке , что обеспечивало быстр... гашение крутильячх колебаний за счет трения между килами подвес.. Сам подвес крепился к нижнему концу упругого чувствятель. ого элемента струнного датчика.

• При проведении температурных измерений восприимчивости образен помеиался в стеклянную чубашку с двойными стенками, которыми осуществлялась принудительная циркуляция жидкости от термостата. Эксперимент проводился в атмосфере азота, для чего предусматривалась возможность напуска подогретого газа .

Для измеррчия силы, действующей на образец в неодпороДнсч магнитном поле, нами использован струнный длтчпк оригинально? конструкции(рисЛ). В качэстве струны использовалась стзль\л; проволока для магнитной чвукоэяписи диаметром 50 мкм. Длина диаметр струны выбирались из требове тй по разршащр; способности.

Частота поперечных колебаний струны определяется выраженной г (1/21) (Р/ре гдэ I - длина струны; Б - площадь ее поперечного сечения;р -плотность материала струны : Р - сила, растягиващая струну.

IY.c. 1. Схема струнного датчика : С - струна , 0-обоЯма , I.! -nocTO>-'jLwa мягки1!, SM - возбуждающи! электромагнит ; Т -теплообменник.

силы, растягивающей струну, ьызывает пропорциональное изм) Hci;,.'.e частоты таким образом, что

AF = 4 S (i* - ф Таким образом, точное выразимо для расчета массовой ма1'нитной ьос.1!р;»л-;чиьОу!11 вдеет вид : . ■

' ret, - VV^

Pit) X°P1 •

индексы "ат" и "ср" относятся к параметрам эталонного • ества и среды; A(t) - изменение квадрзта частоты, тветствующее силе, действующей на пустой кп,Гфейнер в магнитном е.

1ренебрегая малой поправкой за счет восприимчивости среды при ерении в атмосфере азота формула значительно упрощается:

Г - Г* - A{t)

хТ = -—î-4/m>

^ет" ^от" M

зязлоупругие свойства ллонематиков изучались по их поведению в иитном поле . Отклик системы на магнитниэ поле определялся по ■ьшнию оптических свойств слоя лмонемстика. При исследовании хромонических »¡«¿офег. в связи с большим хроизмом поглощения процесс переориентации наматика в магнитном ле изучался по изменению оптической плотности образца г. оскополяризованном свете. Образец освещался лучом лий-неонового лазера .длина волны которого близка к максимуму глощения исследованной системы BSI-HzO(\max=0,6Ь mkmi. правление ориентации дгректора лежало в плоскости иоляризаци/ • зерного луча.Такое расположение ячейки относительно плоскости ляризации соответствовало минимуму поглощения света Л оводимых_ экспериментах регистрировалось изменение интенсиглост.; ошедшего свота под действием магнитного поля. Из э^лх даышх ссчитывалось изменение оптической плотности AD образца

AD=Zn"—-Г,

,э Гс - интенсивность прошедшего через систему света в сутствие поля. I - интенсивность прошедшего сьо^а при наличии ля.

Для каламитиков с ^>0 1ри приложении магнитного поля репендикулярно плоскости слоя критическое поле Фредерикса, выше торого начинаются искажения, определяется вир..гением :

d

d - толщина образца. Для того чтобы определить с';язь искажения поля директора с блюда ем! :м изменением разности фаз мез,ду необыкновенным ' и

ооиюювапным лучами сььть, проаедщих через слой <1 рассматривается даупралоклени? элементарного слоя в котором директор отклонен на угол е.Тогда для малых'углов отклонения :

, Лф ' жГ.

Н а п п1- п* -К

н-не (^ < к,

>>

Дифференцирование этого выражения дает:

<ш

Г-пользование только линейного участка для расчетов приводит к незначительному снижению точности измерений .

Для определения числового значения констант упругости необходика плотность жидкого кристалла. Для измерения плотности при одной те^.оратуре использовался стандартный пикнометр.При проведении температурных исследований плотности использовался метОд,оснований на измерении силы Архимеда .действующей на эталонное тело, помещенное в жидкость.

3 §4 анализируются погрешности проведенная экспериментов.

Неустранимая систематическая погрешность измерения магнитной восприимчивости составила 6-0,11Ж При вычислении диамагнитной анизотропии относительную погрешность равна : для веществ с положительной анизотропый е=1,4Ж и для веществ с отрицательное анизотропией е---2,8Х .погрешность определения плотности составляет вр=0,1% . о учетом всех погрешностей составляющих измерений погрешность определения констант упругости составляет 10,4$.

В_тротьей_главэ приведены результаты изучения упорядочения б лиотрогашх жидких кристалл»!. Вначале рассмотрен вопрос о вычислении различных параметров порядка(§1).Показана возможность експеринентального определения температурных зависимостей параметров порядка лиотрошшх кематиков: Б, , Бм .

Между этими параметрам порядка имеет место соотношение:

3 =

Для вычисления параметров порядка дискотической мезофззы в качестве 1^рядоченноЯ мезофазн , где соответствующие параметры порядка равны единице, необходмо . использовать данные ■ по диамагнитно.'1 анизотропии для ламеллярной мезофазы, а для каламитичесы. Л мезофазы - гексагональную мезофазу. Это связано с

*

п - п

|обстоятельством, что в упорядоченных мезофазах мицеллы,, одные в нематических мезофазах, сохраняют свою форму. В агоналыюй мезофазе это имеет место во всей области ствования , в ламеллярной мезофазе - в области вблизи хода в нематик .

§2 изучена упорядоченность лиотрошшх нематикоа (И", Н*, Ль>) емы На1Е-Се0Н--На2504-Н20. Показано, что температурное дение параметров порядка этой системы отличается от поведения термотропных нематиках. Это обусловлено изменением размеров и у "ицелл при изменении температуры. Найдены типич^'е значения метров порядка: Э х 0,1 - 0,5; % 0,3 - 0,7; % 0,1 -С помощью адгчтивной схемы оказалось возможным вычислить Зм ^, согласующиеся с экспериментальными значениями, что ■черкдает исходные посылки принятой схемы вычисления метров порядка.

системе КаШ-Се0Н-На0 мы наблюдали переход от дискотика черсг юсную ме^фазу к каламитику ( рис.2). В этом случае происходит т измеряемой компоненты тензора х^: в дискотико ( X, < 0 мы уже говорили, измеряется хх» а в каламитике ( х^ 0 ) ~ шгнитная восприимчивость в направлении, параллельно/

¡ктору.

;есь наиболее интересен переход в двухосную мезофазу.Ране, г переход исследовался только оптически;«! методами. Так, биле. 1зано, что показатели преломления в двухосной мезофазе тяются почти линейно с температурой. Из рис.2 видно, что шение 1^1 вряд ли можни считать линейным. В то же время не з, какая из компонент тензора ^ (считается •, что двухосная зфаза имеет ромбическую симметрию) измеряется. Ясно только, измеряется наибольшая по величине компонента; но как она ;нтирована но отношения к осям мицелл пока не известно.

§3 изучена упорядоченность, лиотропных дискотиков (Н^) в геме СзРРО-^О при различных концентрациях СзРРО.Для низ ченил лежат между ',1 и 0,3. Мицеллярный параметр порядка лзи ...мпературы перехода нематической фазы в ламеллярную Т эт значения 0,6 - 0,8 , что тииично для параметров порядга лотропных нематиков. Такие же значения найдены и для системы $-Ве0Н-Н20 . И, наконег, молекулярный параметр порядка Бм имеет 1ения 0.35 - 0,5 и хороню совпадает со значениями, получении.м Зислоях липидов и фосфолипидов .

I -I №1,10 слгл<*

Рис.2 Магнитная восприимчивость системы НаВЗ-БеОН-^О.

Температурные зависимости параметров порядка Б и Б5 отражают особенности поведения у^ и Ап (рис.3).Что ке касается то поведение очень интересно. При концентрациях 50 и 55 мае.Ж ростом температуры он увеличивается до максимума, а затем пада причем для первой концентрации имгзтея небольшая впал отражающая аномалии ^ и Дп. При концентрациях. 36 и 40 мае.Я имеет характерную уже описанную аномалию, но параметр порядка дальнейшем повьченш: температуры не увеличивается выше значе вблизи ^ . . ■

N1-

Найдешше нами аномалии поведения хо и Б нематичес мозофазе системы СвРРО-З^О можно объяснить деумя различи механизмами.

Первый мехг.шзм связан с изменением размеров мице.*

Рис.3. Параметры порядка система СзРГО -но* - s . ^ "

о - S

S

Структурные исследования образцов с содержанием амМила 55 мас.% показали, что с ростом температуры растет осевое отношение а/с (где а - толщина мицеллы ,с - ее диаметр) Сопоставление экспериментальных и расчетных кривых показываот, что найденные :i2Mii аномалии нельзя объяснить только изменением осевого отношения. Вполне возможно, что мицеллы образуют агрегаты, связанные через ионы цезия, на что указал недавно Розенблат . При этом придется принять, что с уменьшением концентрации процесс образования агрегатов идет более интенсивно.

Возможно и проявление второго механизма - структурного "плавления". Высказано предположение, что эти аномалии параметров поря-'^а обусловлены структурными фазовыми переходами, связанными с частичным разупорядочением или изменением углов. ориентации углеводородных "хвостов" молекул амфифича в мицелле.

Упорядочение в хромонических нематиках изучено очен^ мало. В связи с этим i.:.ï3qim представляется изучение параметров порядка хромоннческих жидких кристаллов. Одним из таких является ди'-у о.^'индантрон (DSI), образущий в воде две мезофазы -. нематическую и гексагональную.При концентрации 6 м\с.% красителя гексагональная мезофаза существует при температуре ниже 15°С. Выше этой темпиратури, примерно, до 20°С наблюдается нематическая мезс^аза, которая через двухфазную ос.часть переходит в изотропную фазу при, приблизительно, 24°С.В §4 нами изучено упорядочение этой хромонической система.

Поскольку водный раствор DSI. сильно поглощает, е^о показатели преломления ' и^шерить невозможно. Поэтому измерялся дихроизм на длин=: волны 0,БЗ мкм вблизи полосы собственного поглощения DSI

На рис.4 представлены экспериментальные кривые температурных зависимостей прошедшего сл^З DSI света, плоскость поляризации которого была параллельна (1| ) и перпендикулярна (1^) директору. Видно их неоСичное поведение по сравнепию с большинством жидких кристаллов - при подходе к нематической мезофэзе со пторош упорядоченной гексагональной мезофазы интенсивности СЕета проходят черег минимум и затем резко возрастают.

Найдено, что при переходе из мезофазы G в мезсфазу N параметр порядка S ехачком увеличивается ( рис.5), что никогда не наблюдалось в термотропных жидких кристаллах. Этот скачок может быть связан с изменением магнитной структуры колонок, что может быть обусловлено перестройкой системы водородных связей молекул

\

Ii.wS»

ь.5 к. g | n

* %-t

ns

! T

. i

,V1

is

£5

0 \5

;

2.0

t;C

аъ

с

.4 Температурное зависимости интенсивностей света .прошедшего через слой жидкого кристалла системы DSI - Нг0.

X

\

\ I

4J 1

ы Х

К * i | i

_,__!__L

Ю 2!Z 25

Параметр порядка сисюш DSI - Ht0 .расчитанный по

с ислькулзми 1^0. Дополнительным аргументом в пользу этих предположений является результаты вычисления влияния на ^ разрыва кодеродных связей, приводящих к образовании псевдояроыатических циклов.

Кик мы уже показали в главе 1, среди лиотропных нематиков вл^цоу1гругие свойства изучены лишь у нескольких дисхотиков . Для го предстььлет:я об особенностях вязкоупругих свойств лионематикоь неооходшэ изучить поведение каламитгс'.ов типичных систсм.

В.глапе_4_ нами изуче1Ш константа упругости, вроттельиая вязкость и энергия сцепления с опорными стеклами типична«. калр"чтиков мицеллярной системы NaDS (37,74 мас.%) - DeOri {6,6 %) - Н^О (55,66 %) и хромоническсй системы DSI (6 мас.Х) - Нг0 . Первый калймитик обладает положительной диамагнитной анизотропией. ( s О ), второй - отрицательной ( х» < 0 ).

Впервые исслсдзван переход Фредериков в каламитиках при различных толщинах экспериментальных ячеек в системах DSI-H20. и UaDc'CDéOli-HzO в геометрии, когда планар:ый слой закручивается магнитным полам в плоскости слоя ( рис.6 ), На'/'ены значения констант упругости Кгг, . энергии сцеплен"я W и вращательные вязкости (табл.1). Изучение переходов Фредерикса осуществилось методами описанными' в главе 2. Д.т ' определения коэффициентов вращательной вязкости 7 использовался процесс релаксации немэтика после выключения поля. Лсходная деформация создавалась полями немного выше критического. При выключении поля изменение угла ориентации директора происходиi по закону: ф = фо(z) exp(-t/T) , где фо - угол поворот"i директора в начальный момонт времени; * = / ч^Кц - время релаксации. Откуда получаем изменение оптической плотности от времени:

AD = AD^ exp(-2t/x} , где AD - начальное изменение оптической плотности. ■ В

1ТЧМС

результате обработки экспериментальных да1шых по методу наименьших квздратоБ, были расчиганч времена релаксации. . Но результатам расчета видно, что величина ~[t на дая порядка превосходит типичные эначения для термотропных нематикоЕ. Это может быть связано с большой энергией активации для вращательной. доФФУзии, ч :>, по-видамому, обусловлено большим размером структурши эл--ментсв. Как известно, е термотрошшх нематиках

\лтического типа значение констант упругости лежат з прадед«.-10"й д-.ш. Причем константа кручения К -сьмал маленькая гго ^ению с константами поперечного К и продольного Кзз язгиЗог. омоп«чеокой номатичоской фазе системы Б31-Н,0 значение К,2 Ю"7 Д1Ш согласуется с дашшми для термотрошшх ксмыикоа-

5лица 1. Вязкоупругие кс..станти лиотрогпа« нематиков.

Константы МаВЗ-0е0Н-Нг0 Г31-Нг0

= НГ7с1 , кГсмкм 70Э 182,5

с , мкм 181,4 85 112*'

К22 , дин .1,67-10"° 4,7-10"7

VI , эрг/с!!1 6,36-иг* 1,7-10"*. 1,3-10*

V 142

метке стекла

то шйш

В наших экспесиментах

Рис.7. Типичная развитая доме структура в система IX

При исследовании перехода Фредерикса нам» было обнаружено е- планарных слоях лиотропных каламитиков в области сил! магнитных полей наблюдается Еозникповение периодических стру! (доменов)(§2). Это явление имеет- пороговый характер существует пороговое поле доменообразокания Нс, начиная которого процесс переориентации директора :происходит че нордические структуры. - Эти структуры наблюдаются в поляризационном микроскопе в виде чередующихся светлых и темных полос, расположенных перпендикулярно первоначальной ориентации директора. Время переориентации через доменную структуру зависит от. величины приложенного пгля и образца

этоОвремя изменялось от десятков минут до нескольких

«■»сов. Мы наблюдали переходные домекяие структуры в каламитиках Б21-Нг0 и МаВЗ-ВеОН-Н^О, описанных в $ 1. экспериментально измерены ззвисимо-ти периодов доменов р величины напряженности магнитного поля Н при различных тол образцов. Период измерялся визуально под микроскопам.

Фотография .показывающая вид типичной развитой доменной стру в системе 11.1-^0, представлена на рис.7. С течением вр зародившаяся периодическая доменная структура развивает исчезает. При этом • возникает однородная в плоскости деформация, соответствующая переходу Фредерикса. На периодическая структура имеет вид направленных, стрелочок, I их направленна' взаимно чередуется. С течением времени стр< исчезают и возникает однородная в плоскости слоя дефор • Возможно, что исчезновение доменной структуры происходит стадию рождения и гибели дисклинаций. Картина линяй дар включеот систему а.1" и X" дисклинаций, соответствующую ми энергии. Такого типа системы не встречаются в статическом сл но в динамике могут реализоваться.

- 15 -

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И'ВЫВОДИ Эсвовние результаты работы мохно сформулировать следующим образом

Разработана методика и собрана, .уотанс^а' дат измерения диамагнитной . восприимчивости и. диамагнитной анизотропии лиотрошпл хидюос. кристаллов'.

' Показана . физическая обоснованность ' использования трех параметров порядка для описания упорядочения в . лиотродных

мицеллярных немвтиках.' ..... ...-■.,

Экспериментально измерены температурные' ■ зависимости, этих параметров . порядка в.-системах NaDS-LieOH-H^O, СаР?0-Н,0 и DSI-HjO и показано, что они ..имеют - особенности в. точках структурных переходов. '■ \ ■

Показяна связь параметров порядка - с...особенностями строения исследованных кематиков.

Измерены, костанты упрутости кручекил, вращательная вязкость и энергии сцепления с поверхности; ta .кематиков ' в системах NaOS-DeOH-HjO hJDSI^O. '"'■.:.,■ :

Изучена доменная структура,. вызванная- обратным течением,^ в этих двух- системах.- Предложена модель-,'.поля 'директора, включающая систему -даскликаций- к А-.-^Измерена' зависимость Bo.iHOBoro вектора-' доменной" ' структуры от- напряженности ! магнитного'поля, . "''

хшовные .результаты г диссертаций", опубликованы в работах: ...

Казаков Н.В.,Сонин А-.С. Диамагнитная.. анизотропия лиотропшх.

нематиков.//'7Т Всесоюзная конференция " Жидкие кристаллы и их'

практическое-использование ",1988.т.ТТТ.с.450. ..

Казаков Н.В., . Сонин - A.C. Установка для ' изучения слабомагнитн^х веществ.// ПТЭ. 1990.Ж. сЛ 90-1S2.. ■

Гудилов- С.М..Казаков У.В.,Сонин A.C. Параметры порядка № скотин а в системе перЗтороктаноат це?!!я-Еода.//Журн.физ. шмии. 1990.Т.64. С. 829-832.

Гудилов С.М.,Казаков Н.В. Абсолютные . ь.шчония констант ттругости и вращательной вязкости в лиотропном дискотике шстемы перфторохтяноат цезия-вода.//1 Всесоюзное совещание по нотропным жидким кристаллам.Тезисы докладов.Иваново:1990.с.40 Казаков Н.В.,Сонин A.C. Диамагнитная восприимчивость лиотропных жидких кристаллов.// 1 Всесоюзное совещание по ■■

- 20 -

лиотропным 'килшм кристаллам.Т°зисы докладов.Иваново:1 . с.41..

6. Казаков Н.В..Казначеев А.В.,Сонин А.С. Переход «редерикс нематической фазе системы дисульйоиндантрон - вода. / Всесоюзное совещание по лиотропным жидким кристаллам.Те: докладов.Иваново.1990.С.42

7. Казаков Н.В..Шаповалов В.И.,Гудилов С.М. Измор вязкоупругих коэффициентов в системе CsPF0-H20.//l Всесою: соЕещашю по .лиотрашшы жидким кристаллам.Тезисы докла; Иваново:1990.с.43.

S. Казаков ji.В..Казначеев А.В..Сонин А.С* Вя.лоупругие свойс нематика в Системе дисульфоиндантрон-^эда. //Жур. физ. хмм 1991.. Т.65. ЖЗ. С.783-788.

9 . Kazak'ov N.7.,Sonln A.S.Diamagnetlc susceptibility lyotroplc liquid crystals In the NaDS-De0H-NaiS04-Ht0 eyott . // Sivrjuer european liquid crystal con'eren Abstracts.Vllnlus:199t.V.I.P.118.

10. Kazakov N.V.,Kaznacheev^A.V.,Sonln A.S.Physical propert (g dlsulpholndantrone (PSI) aquoes solutions forming lyotroplc liquid crystalline phases// Summer european liq crystal conference. Abstracts.Vilnlus:l991.V.I.P.i19.

11. Шаповалов В.И.,Казаков Н.В.Измерение ксс'фициентов вязко в лиотроп.:ом дискотике . //Изв.АН СССР Сер.физики Т.55. . С.1721-1724. ■

12. Казаков . Н.В.,Сопн А.С. Диамагнитные свойств "лпотропных жидких кристаллов в системе децилсульфат натри! деквнол- с.-чьфат натрия-веча.// Изв.АН СССР.Сер.физич.19 Т.55. Хв.с.1725-1730.

, , 13 Казаков Н.В..Казначеев А.В.,Сонин А.С. Упорядоченнйст хромонических мезофазах системы дисульфоиндантрон-всда Изв.АН СССР Сер.физич.Т.55.Лу.С.1731-1735.