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液晶的介电各向异性

2011-08-18 16:08阅读：

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本文介绍液晶的应用物理性质的第一个内容：介电各向异性
液晶介电各向异性（dielectric anisotropy）是决定液晶分子在电场中行为的主要参数，从分子极化度（α）分子中所含偶极矩以及它和分子长轴之间的夹角和方向的关系，可以导出对各向同性液体推广应用于各向异性珠液晶物质的介电性质公式如下：

液晶物质的介电性质公式
式中：ε1——平行于分子轴方向上的介电常数；
ε2——垂直于分子轴方向上的介电常数；
△ε——介电各向异性参数；
μ——永久偶极矩；
s——有序参数；
κ——玻耳兹曼常量；
T——热力学温度（K）；
h，F——惰性场的因子；
β——永久偶极矩和分子长轴之间的夹角；
N——单位体积中的分子数（mol/c㎡）；
△α——极化各向异性，△α=α1-α2。
一般来说，当液晶分子结构中不含永久偶极矩时，那么在一定温度下，液晶介电各向异性主要决定于分子的极化度，其数值通常是比较小的，该类液晶的ε1，ε2和△ε值都比较小。沿分子轴向含有强偶极矩的液晶分子，具有比较大的介电各向异性。
当液晶分子含有两个以上偶极矩时，其△ε决定于分子永久偶极矩的矢量和，同向时，△ε值增大，反向时，△ε值减小。
液晶分子中偶极矩和分子长轴夹角口值的大小是决定液晶分子呈现正介电各向异性，还是负介电各向异性的关键数值。在垂直于分子轴向上引进强极性基团和分子轴形成约60O的夹角，平行于分子轴的偶极矩对△ε的贡献几乎互相抵消，所以△ε较小。
在向列相液晶分子中，通常都含有容易极化变形的苯环，所以沿分子轴向的极化度大于垂直方向的极化度，因此。ε1＞ε2和△ε>0。对于某些系列的液晶，其中△ε>0，而且数值比较小，ε1、ε2都随末端烷基或烷氧基链的增长而降低，随碳原子数增加，ε1＞ε2表现出文替升降的规律，即奇偶效应。
苯环含有共轭π电子体系，在外电场作用下，极易变形，若在分子结构中，用环己烷代替苯环，二电子体系减少，极化度变弱，从而使△ε变小。
液晶分子在电场中的取向行为取决于液晶材料的介电各向异性值，当△ε为正值时，液晶分子沿电场方向取向，当△ε为负值时，液晶分子在电场中垂直于电场取向。所以，不同的显示途径，可选用不同的液晶材料。另一方面，介电常数与液晶显示的工作频率密切相关，随着频率的不同，平行于分子轴上的介电常数ε1与垂直于分子轴上的介电常数。ε2会呈现如图1-6所示曲线的变化。这一特性正是双频驱动法的基础。
液晶分子在电场中的取向行为取决于液晶材料的介电各向异性值

某些液晶混合物的介电各向异性参数△ε和各组成成分物质的介电各向异性参数△ε1之间存在着线性相加的关系，即：
某些液晶混合物的介电各向异性参数△ε和各组成成分物质的介电各向异性参数△ε1之间存在着线性相加的关系

式中：χ——混合物中成分的摩尔分数；
△ε——混合物中第i种组成成分的介电各向异性参数值。
这个关系为调节液晶混合物的介电各向异性参数么△ε值提洪了计算基础。再应看到，影响液晶的介电各向异性参数的因素很多，比如说：中心基团和两侧芳环共轭的程度，以及构型差异等因素都会使液晶的介电各向异性有所不同。

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文章源自：http://www.leehon.com/ch/ServiceDetail_225.htm

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