Диэлектрическая поляризация термотропных жидких кристаллов с различной дипольной структурой и асимметрией формы молекул тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, доктор физико-математических наук Маллабоев, Умарджон Маллабоевич

• Маллабоев, Умарджон Маллабоевич
• доктор физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Маллабоев, Умарджон Маллабоевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКИХ

КРИСТАЛЛОВ.

§1.1. Теория статической диэлектрической поляризации НЖК.

§1.2. Связь диэлектрической анизотропии жидкокристаллических соединений со структурой молекул.

§1.3. Частотные характеристики диэлектрических постоянных жидких кристаллов.

§1.4. Механизмы дипольной поляризации нематических жидких кристаллов.

§ 1.5. Диэлектрические свойства смесей жидких кристаллов.

§1.6 Низкочастотная поляризация и электропроводность жидких диэлектриков.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТОТНОЙ ЗАВИСИМОСТИ

ГЛАВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖК И ВЫБОР ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

§2.1. Выбор метода и экспериментальная установка для исследования частотной зависимости главных значений диэлектрических проницаемостей ЖК.

§ 2.2. Методика измерений комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 10 до 10 Гц.

§2.3. Структурная формула и молекулярные характеристики исследованных ЖК и их смесей.

ГЛАВА III. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНО АНИЗОТРОПНЫХ ( As > 0) ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ С РАЗЛИЧНОЙ АСИММЕТРИЕЙ ФОРМЫ МОЛЕКУЛ.

§3.1. Релаксационные явления и механизмы дипольной поляризации НЖК, молекулы которых обладают только продольной составляющей дипольного момента {J3 — 0°).

§3.1.1. Диэлектрические свойства и дипольная структура молекул жидкокристаллического НТГБ.

§3.1.2 Влияние полярности циклических фрагментов молекул на диэлектрические свойства жидкокристаллических веществ.

§ 3.2. Диэлектрическая релаксация в жидких кристаллах, молекулярный дипольный момент которых составляет угол Р = 10°-ь30° с длинной осью молекул.

§ 3.2.1. Диэлектрические свойства и дипольная структура молекул жидкокристаллического 5-пентил-2-(4'-цианофенил) пиридина.

§ 3.2.2. Диэлектрическая дисперсия в 4-цианофениловых эфирах

4-алкил- и 4- алкоксибензойных кислот.

§ 3.2.3. Влияние полярности центральных мостиковых фрагментов на дипольную структуру и диэлектрическую поляризацию жидких кристаллов.

§ 3.2.4. Релаксационные явления в сложных эфирах, содержащих в циклических фрагментах полярные боковые заместители.

ГЛАВА IV. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ И МЕХАНИЗМЫ

ДИПОЛЬИОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ОТРИЦАТЕЛЬНО АНИЗОТРОПНЫХ ( As <0) ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ.

§4.1. Релаксационные явления и молекулярные механизмы дипольной поляризации в азоксибензолах.

§ 4.2. Диэлектрических свойств жидкокристаллических гидрохинонов.

§ 4.3. Диэлектрическая поляризация и ее дисперсия в

2—цианстильбенах в области радиочастот.

ГЛАВА У. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В СМЕСЯХ НЖК С РАЗЛИЧНОЙ АСИММЕТРИЕЙ ФОРМЫ МОЛЕКУЛ.

§5.1. Диэлектрические свойства слабополярной жидкокристаллической смеси азоксисоединений.

§ 5.2. Дисперсия диэлектрических проницаемостей смесей сильнополярных нематических жидких кристаллов с различной длиной молекул.

§ 5.3. Диэлектрическая релаксация и механизмы дипольной поляризации в смесях сильнополярных и слабополярных жидких кристаллов.

ГЛАВА VI ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЖИДКИХ

КРИСТАЛЛОВ ПРИ НИЗКИХ ЧАСТОТАХ.

§6.1. Влияние электропроводности на низкочастотную диэлектрическую поляризацию жидких кристаллов.

§ 6.2. Влияние электропроводности ЖК на частоту перехода из диэлектрического в проводящий режим.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Диэлектрическая поляризация термотропных жидких кристаллов с различной дипольной структурой и асимметрией формы молекул»

В последнее время заметно возрос интерес к теоретическому и экспериментальному исследованию электрофизических свойств термотропных жидких кристаллов (ЖК) /1-15/. Такой большой интерес к ним прежде всего связан с неограниченными возможностями их практического применения в качестве рабочих материалов различных датчиков, индикаторов, модуляторов света, устройства отображения, обработки и хранения информации и т.д. ЖК обладают текучестью как обычные жидкости и анизотропией физических свойств, подобно твердым кристаллам. Благодаря таким уникальным свойствам ЖК являются чрезвычайно перспективными модельными соединениями для изучения многих физических процессов, развития и совершенствования теории конденсированного состояния. С другой стороны высокая чувствительность мезоморфного состояния ЖК и их смесей к ориентирующему действию внешних полей и, следовательно, крайне малая энергоемкость жидкокристаллических устройств, являются определяющим фактором их эффективного применения в различных областях техники и промышленности.

Физические свойства жидких кристаллов, а также тип и кинетика физических и физико-химических процессов, происходящих в этих веществах, в основном определяется межмолекулярным взаимодействием. Поэтому очень важную роль играют методы, которые позволяют исследовать параметры межмолекулярного взаимодействия. Одним из основных методов является диэлектрическая спектроскопия, которая дает очень важную информацию о подвижности молекул в ЖК, межмолекулярном взаимодействии, молекулярных механизмов диэлектрической поляризации, частотах перехода ЖК из диэлектрического в проводящий режим, инверсии знака диэлектрической анизотропии и т. д. До начала нашей работы (1985 г.) имелись экспериментальные данные о свойствах диэлектрической проницаемости ЖК в области частот электрического поля до 25 МГц /16-19/, а также при ряде дискретных частот в СВЧ диапазоне /20/. Однако многие релаксационные процессы диэлектрической проницаемости, связанные с вращением молекул вокруг их различных геометрических осей в мезофазе и изотропно-жидкой фазе, проявляются при частоте выше 25 МГц. В связи с этим существенное значение приобретает экспериментальное и количественное исследование диэлектрической анизотропии, релаксационных процессов и молекулярных механизмов диэлектрической поляризации ЖК в области частот электрического поля до 100 МГц.

Электрооптические эффекты, на которых основано применение ЖК, такие как динамические рассеяние света, твист-эффект и другие, зависят от величины и знака диэлектрической анизотропии, которая в свою очередь является функцией температуры и частоты электрического поля. Величина и знак диэлектрической анизотропии и ее дисперсии также зависят от дипольной структуры и асимметрии формы молекул, типа и полярности фрагментов молекул и их боковых заместителей. Исходя из этого, исследование влияния этих факторов на диэлектрические свойства и релаксационные процессы дипольной поляризации представляет определенный научный и практический интерес.

Влияние химического строения и асимметрии формы молекул ЖК веществ на времена диэлектрической релаксации в мезофазе и изотропно-жидкой фазе трудно установить путем сопоставления экспериментальных данных, полученных в различных индивидуальных веществ, ибо ЖК состояния индивидуальных веществ имеют различные температурные интервалы существования мезофазы, вязкости и степени ориентационного порядка. Одним из возможных путей решения данной проблемы является использование смесей слабополярных и сильнополярных нематиков с различной асимметрией формы молекул. В этом случае диэлектрическая релаксация осуществляется в условиях одинаковой температуры, вязкости и степени упорядоченности.

Тогда варьируемыми параметрами будут только различия в химическом строении и геометрической форме молекул. Кроме этого, комбинируя состав смесей можно получить ЖК вещество с необходимыми значениями величины и знака диэлектрической анизотропии и температурного интервала существования мезофазы. В связи с этим исследование диэлектрических свойств смесей ЖК является актуальной задачей.

При создании электрооптических устройств на ЖК используют два существенно различных принципа работы. В одном случае для получения оптического эффекта воздействуют на практически не проводящий ЖК электрическим полем. В этом случае причиной срабатывания электрооптического устройства на основе ЖК с большой положительной и отрицательной диэлектрической анизотропией является ориентирующее действие внешних полей. Поэтому этот эффект можно называть чисто полевым. В другом случае протекание электрического тока по жидкому кристаллу приводит к возникновению электрооптического эффекта. При этом необходимо ЖК с большой электропроводностью. Удельная электропроводность ЖК при низких частотах электрического поля достаточно заметно влияет на их диэлектрические свойства.

В связи с вышеизложенным представляется актуальным экспериментальное исследование влияния собственной электропроводности на величину диэлектрической проницаемости и на частоту перехода ЖК из диэлектрического режима к режиму проводимости.

Исходя из этого, определилась цель настоящей диссертации: экспериментально исследовать равновесные и частотные характеристики диэлектрических свойств жидких кристаллов с различной молекулярной и дипольной структурой молекул и количественно изучить комплекс молекулярных механизмов дипольной поляризации в мезофазе и изотропной фазе, установить роль величины и направления дипольного момента, влияние типа и полярности различных фрагментов молекул и их боковых заместителей на релаксационные процессы дипольной поляризации, исследовать влияние химического строения и асимметрии формы молекул ЖК на времена диэлектрической релаксации в нематической и изотропной фазах, а также исследовать влияние электропроводности на диэлектрические свойства жидких кристаллов с различной дипольной и химической структурой молекул при низких частотах электрического поля и определить частоту перехода ЖК из диэлектрического в проводящий режим.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

1. Создать экспериментальную установку и разработать методику исследования комплексных значений действительной и мнимой частей ди

1 8 электрических проницаемостей в диапазоне частот 10 -И0 Гц и температур

-20 -г- 240° С.

2. Исследовать равновесную диэлектрическую поляризацию и релаксацию комплексных значений диэлектрических проницаемостей ряда положительно и отрицательно анизотропных жидкокристаллических веществ с различной химической и дипольной структурой молекул в мезоморфном и изотропно-жидком состояниях, а также установить молекулярные механизмы дипольной поляризации, ответственные за их дисперсию.

3. Исследовать влияние асимметрии формы молекул, типа и полярности фрагментов молекул и их боковых заместителей на дипольную структуру молекул, величину диэлектрической анизотропии, релаксационные процессы и молекулярные механизмы диэлектрической поляризации.

4. Исследовать смеси ряда слабополярных и сильнополярных ЖК веществ с различным химическим строением и асимметрией формы молекул, а также растворов сильнополярных НЖК с различной длиной молекул в слабополярном НЖК в нематической и изотропной фазах.

5. Определить времена диэлектрической релаксации и энергии активации дипольной релаксации, связанные с различными видами вращения молекул в мезофазе и изотропной фазе.

6. Исследовать влияние электропроводности ЖК на низкочастотную диэлектрическую поляризацию и условия перехода ЖК из диэлектрического в проводящий режим.

7. Интерпретация экспериментальных результатов на основе имеющихся теоретических представлений.

Научная новизна.

1. Создана установка на основе измерителей ВМ -507 (низкочастотный измеритель полных сопротивлений), ВМ - 538 (измеритель импеданса и передач ВЧ) и разработана методика измерения комплексных значений диэлек

1 8 трических проницаемостей ЖК в широком диапазоне частот 10 -ПО Гц и температур -20 + 240° С.

2. Исследованы равновесная диэлектрическая анизотропия и релаксационные явления в однородно ориентированных жидких кристаллах с различной химической и дипольной структурой молекул в мезофазе и изотропном состоянии. Обнаружены и количественно изучены молекулярные механизмы диэлектрической поляризации, связанные с вращением молекул вокруг короткой и длинной оси, прецессией длинной оси молекул по конусу, вращением молекул в изотропной фазе и механизмы внутримолекулярной поляризации.

3. Исследованы влияние асимметрии формы молекул, типа и полярности различных фрагментов молекул и их боковых заместителей на анизотропию диэлектрической проницаемости, релаксационные процессы и молекулярные механизмы диэлектрической поляризации. Показано, что выбор индивидуального мезогена с полярным фрагментом молекул и полярным боковым заместителем снижает температурно-частотную область дисперсии диэлектрической проницаемости, позволяет исследовать полный комплекс молекулярных механизмов, ответственных за дипольную поляризацию ЖК в диапазоне радиочастот. На основе полученных экспериментальных данных произведен анализ дипольной структуры молекул.

4. Показано, что релаксационные процессы, связанные с вращением молекул в мезофазе и изотропной фазе, описываются уравнением Дебая с одним временем дипольной релаксации, а в некоторых случаях релаксационные процессы характеризуются спектром времен релаксации. Для ЖК с Аё> 0 и их смесей по экспериментально измеренным значениям времен релаксации в изотропной и нематической фазах подсчитаны параметры замедления связанные с вращением молекул вокруг короткой и длинной g1 осей. Определены энергии активации, соответствующие различным молекулярным механизмам дипольной поляризации ЖК и их смесей.

5. Исследованы диэлектрические свойства жидкокристаллических смесей. Установлена температурно-частотная область дисперсии диэлектрической анизотропии при вариациях химического строения и асимметрии формы молекул. Показано, что при соответствующем подборе компонент и концентрацией смеси можно изучать релаксационные механизмы, соответствующие каждой компоненте смеси в мезофазе и изотропной фазе. На основе этого обстоятельства впервые были экспериментально разделены два механизма релаксации смесей НЖК в изотропно-жидкой фазе и определены температурные зависимости параметра замедления g для компонент смесей.

6. Обнаружено и количественно исследовано влияние электропроводности на низкочастотную диэлектрическую поляризацию ЖК. Показано, что вариация собственной электропроводности жидких кристаллов путем очистки и легирования приводит к заметному влиянию на низкочастотное поведение составляющих диэлектрических проницаемостей и диэлектрических потерь ЖК.

7. Предложен способ определения критической частоты перехода из диэлектрического в проводящий режим и установлена общая закономерность, связывающая частоту перехода с собственной электропроводностью ЖК о).

Практическая значимость научных результатов, изложенных в диссертации:

Созданная экспериментальная установка и разработанная методика могут быть рекомендованы для исследования жидкокристаллических полимеров, диэлектриков и биологических объектов. Полученные экспериментальные результаты углубляют наши представление о строении ЖК, кинетике молекулярных процессов, межмолекулярных взаимодействиях, связи молекулярной структуры с диэлектрическими характеристиками термотропных жидких кристаллов и их смесей, а также позволяют проверять и совершенствовать теоретические представления о диэлектрической поляризации и дисперсии в жидких кристаллах.

Использованные в работе способы анализа релаксационных спектров расширяют возможности детального изучения влияния химического строения, асимметрии формы молекул индивидуальных ЖК и компонентов смеси на времена диэлектрической релаксации, а также определения молекулярных механизмов дипольной поляризации термотропных ЖК и их смесей.

Полученные экспериментальные результаты по диэлектрическим свойствам ЖК и их смесей могут быть использованы: при сопоставлении релаксационных спектров, полученных другими методами, например, акустическими; при изготовлении индикаторов, модуляторов и т.д., работающих в широком температурном интервале, двухчастотном переключении электрооптических ячеек, а также прогнозировании новых областей практического использования ЖК; для целенаправленного синтеза новых жидкокристаллических веществ; при составлении таблиц стандартных справочных данных по диэлектрическим свойствам мезоморфных жидкостей и т.д.

Экспериментальные данные об условиях перехода ЖК из режима электропроводности в диэлектрический режим, влиянии электропроводности ЖК на частоту перехода из диэлектрического в режим проводимости могут быть использованы для создания устройств отображения информации и т.д.

Защищаемые положения.

1. Созданная экспериментальная установка и методика измерения комплексных значений диэлектрических проницаемостей однородно макроскопически ориентированных ЖК в диапазоне частот 10 -И0 Гц и температур -20 ч- 240° С с точностью 1 ± 0,3% для е1 и 8 - 10% для .

2. Экспериментальное определение величины комплексных диэлектрических проницаемостей £1 и диэлектрических потерь £и ряда ЖК и их смесей, молекулярный диполь которых расположен под разными углами к продольной оси молекулы, в мезофазе и изотропной фазе в диапазоне частот 10 -г-10 Гц, а также исследованные в них релаксационные явления.

3. Количественное исследование роли различных молекулярных механизмов дипольной поляризации в диэлектрических свойствах положительно и отрицательно анизотропных ЖК и их смесей с различной химической и дипольной структурой молекул. Экспериментальное обнаружение роли величины и направления молекулярного дипольного момента в диэлектрических свойствах исследованных индивидуальных жидких кристаллов и их смесей.

4. Количественное исследование влияния асимметрии формы молекул, полярности и типа фрагментов молекул и их боковых заместителей на ди-польную структуру молекул, диэлектрическую анизотропию, дисперсию составляющих диэлектрических проницаемостей и молекулярные механизмы диэлектрической поляризации жидкокристаллических веществ в мезофазе и изотропно-жидкой фазе.

5. Исследованные влияния химического строения и асимметрии формы молекул на низкочастотные времена диэлектрической релаксации в мезофазе и изотропной фазе в смесях НЖК.

6. Способы анализа диэлектрических релаксационных процессов в жидкокристаллической и изотропной фазах. Возможности экспериментального разделения различных молекулярных механизмов дипольной поляризации в ЖК и их смесях.

7. Определение по экспериментальным данным времен релаксации и энергий активации ориентационной поляризации, связанных с различными видами вращения молекул и внутримолекулярное вращение отдельных полярных групп в мезофазе и в изотропном состоянии.

8. Установление закономерностей влияния электропроводности ЖК с различной химической и дипольной структурой молекул на низкочастотную диэлектрическую поляризацию и на частоту перехода из диэлектрического в проводящий режим по результатам низкочастотных диэлектрических измерений.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы исследований, создании экспериментальной установки, разработке методики измерения и непосредственном выполнении основной части работы по исследованию диэлектрической поляризации термотропных жидких кристаллов. Анализ и обобщение результатов исследований выполнены в соавторстве. Из опубликованных совместно с соавторами работ использовались только те материалы, в которые автор внес равноценный вклад. Для сопоставления и обсуждения полученных результатов частично были использованы материалы докторской диссертации

Сабурова Б.С.(гл.2). Для обобщения результатов, представленных к защите, автор использовал некоторые результаты, вошедшие в кандидатские диссертации Умурзакова P.M. (1997 г.) и Алимова Н.О. (1998 г.), которые были выполнены под руководством автора.

Апробация работы:

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 1-ом Всесоюзном симпозиуме по электрическим свойствам жидких кристаллов (г.Душанбе, 1979 г.); на выездной сессии секции "Жидкие кристаллы" научного совета по проблеме " Образование и структура кристаллов" АН СССР и секции "Жидкие кристаллы" научного совета по проблеме "Малотоннажная химия" ГКНТ СССР (г.Душанбе, 1985г.); Всесоюзной конференции " Жидкие кристаллы и их практическое использование", (г.Чернигов, 1988 r.);VIII -Международной конференции социалистических стран по жидким кристаллам (г.Краков, Польша, 1989 г.); Международной конференции "Физики конденсированных сред" (г.Душанбе, 1989 и 1997 г.г.); на I-Всесоюзном совещании по лиотропным жидким кристаллам (г.Иваново, 1990 г.); Всесоюзной конференции "Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах" (г.Самарканд, 1992 г.); XV-Международной конференции по "Жидким кристаллам" (г.Будапешт, Венгрия, 1994 г); Международном симпозиуме " Макро и микроструктура жидких кристаллов " (г.Иваново, 1995 г); XVI-Me-ждународной конференции по "Жидким кристаллам" (штат Кент, США, 1996г); IV-ой и V-ой Международной конференции " Диэлектрики и связанные с ними явления" (г.Биелско-Биела, Польша, 1996 и 1998 г.г.); Международной конференции "Актуальные проблемы оптики" (г. Ташкент, 1997 г.); XVII-Международной конференции по жидким кристаллам (г. Страсбург, Франция, 1998 г.); научной конференции "Физика конденсированного состояния", посвященной 70-летию академика Адхамова A.A. (г. Душанбе, 1998 г.).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы 45 научных работах, статьях и в перечисленных выше тезисах докладов.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Маллабоев, Умарджон Маллабоевич

ВЫВОДЫ.

1. Собрана экспериментальная установка и разработана методика исследования комплексных значений действительных и мнимых частей диэлек

1 8 трических проницаемостей ЖК в диапазоне частот 10 -НО Гц и температур

-20 ч- 240° С.

2. Измерены комплексные значения диэлектрических проницаемостей

ЖК и их смесей с различной химической и дипольной структурой в мезо

1 8 морфном и изотропно-жидком состояниях в диапазоне частот 10 -НО Гц. Обнаружена дисперсия главных значений диэлектрических проницаемостей индивидуальных ЖК и их смесей. Построены диаграммы Коул-Коула, проанализированы релаксационные спектры.

3. Количественно исследованы молекулярные механизмы диэлектрической поляризации, связанные с вращением молекул вокруг короткой и длинной молекулярной оси, прецессией длинной оси молекул по конусу, внутримолекулярными вращениями отдельных полярных групп в мезофазе и вращением молекул в изотропной фазе для положительно и отрицательно анизотропных ЖК и их смесей.

4. Установлено, что для исследованных индивидуальных ЖК с различной химической и дипольной структурой молекул релаксационные процессы в мезофазном и изотропно-жидком состоянии описываются уравнением Де-бая с одним временем диэлектрической релаксации, а в некоторых случаях описываются спектром времен релаксации. Для онцианстильбенов молекулярным механизмом дисперсии главных значений диэлектрических проницаемостей является вращение полярных молекул вокруг их продольной оси, тогда как типичный для всех нематиков механизм вращения продольной оси молекулы вокруг поперечной оси, является диэлектрически неактивным.

5. Определены времена релаксационных процессов и энергии активации вращения молекул вокруг различных геометрических осей в мезофазном и изотропно-жидком состояниях. Для положительно анизотропных жидких кристаллов определены параметры замедления gII и g±. Установлено, что в области температур существования мезофазы gII> 1, g1< I, т.е. в мезофазе вращение молекул вокруг короткой оси заторможено больше, а вращение вокруг длинной оси заторможено меньше, чем в изотропной фазе. Показано, что диэлектрические исследования могут служить методом детального анализа дипольной структуры молекул жидкокристаллических веществ.

6. Исследовано влияние полярности различных фрагментов молекул и их боковых заместителей на диэлектрические свойства ЖК. Показано, что замена неполярной центральной мостиковой группы на полярную и введение в циклических фрагментах молекул полярных боковых заместителей приводит к изменению их дипольной структуры, увеличению диэлектрической анизотропии и снижению температурно-частотной области дисперсии, что позволяет исследовать полный комплекс молекулярных механизмов, ответственных за дипольную поляризацию ЖК в использованном диапазоне радиочастот.

7. Показана возможность экспериментального разделения и исследования различных механизмов дипольной поляризации жидкокристаллических веществ и их смесей. С использованием метода разделения количественно изучен полный комплекс молекулярных механизмов, ответственных за дисперсию главных значений диэлектрических проницаемостей исследованных ЖК и их смесей.

8. Экспериментально показано, что для исследованных жидкокристаллических смесей релаксация £!п может быть охарактеризована тремя дипольными механизмами с существенно отличающимися частотными областями дисперсии диэлектрической проницаемости. Установлено, что два низкочастотных релаксационных процесса для £и связаны с наличием в исследуемых образцах полярных компонент, отличающихся длинами молекул, и время релаксации тп при одинаковых условиях больше для компонент с более длинными (более ассиметричными) молекулами. Наиболее высокочастотный механизм дисперсии е\х связан с вращением молекул вокруг их продольных осей.

9. Впервые были экспериментально разделены два механизма релаксации дипольной поляризации смесей нематиков в изотропно-жидкой фазе, связанных с вращением продольных осей различных сортов молекул (различной длины) вокруг их поперечных осей. 4

10. Показано, что при переходе в область низких частот (/<10 Гц) на диэлектрическую поляризацию начинает оказывать влияние собственная электропроводность ЖК. Установлено, что химическое и дипольное строение, а также полярность молекул, не являются определяющими факторами диэлектрической поляризации при низких частотах. Предложен способ определения критической частоты перехода из диэлектрического в проводящий режим и установлена общая закономерность, связывающая частоту перехода с собственной электропроводностью жидких кристаллов а).

В заключение приношу свою глубокую благодарность академику РАЕН Рюмцеву Е.И., профессору Сабурову Б.С. за большую помощь и постоянное внимание при выполнении работы, а также непосредственное участие при обсуждении экспериментальных результатов. Считаю своим долгом выразить благодарность ст. научному сотруднику НИИФ СПбГУ Ковшику А.П. за ценные советы и практическую помощь при выполнении данной работы.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Маллабоев, Умарджон Маллабоевич, 1999 год

1. Блинов J1.M. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. - М.: Наука,1978.-384 с.

2. Капустин А.П. Экспериментальные исследования жидких кристаллов,1. М.: Наука, 1978.-368 с.

3. Пикин С.А. Структурные превращения в жидких кристаллах. М.: Наука,1981.-336 с.

4. Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах.1. М.: Наука, 1987.-271 с.

5. Беляков В.А. Жидкие кристаллы. М.: Знание, 1986. - 158 с.

6. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов. -М.: Наука, 1983 -318с.

7. Де Жен П. Физика жидких кристаллов. М.: Мир, 1977. - 400 с.

8. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы пер. с англ. М.: Мир, 1980. - 344 с.

9. Капустин А.П., Капустина О А. Акустика жидких кристаллов. М.: Наука,1986.-247 с.

10. Жидкие кристаллы (Под ред. С.И.Жданова. М.: Химия, 1979. -327с., ил.

11. Америк Ю.Б., Кренцель Б.А. Химия жидких кристаллов и мезоморфныхполимерных систем. М.: Наука, 1981. - 285 с.

12. Saupe A., Englert G. High-resolution nuclear magnetic resonance spectra oforientated molecules// Phys.Rev. Lett. 1963.-V.11.-N 10.-P. 462-464.

13. Electron paramagnetic resonance observation of de electric field effects innematic liquid crystals / Gelerinter E., Berman A.L., Fryburg G.A., Golyb S.L.// Phys. Rev. A: Gen. Phys. - 1974.-V.9. - N 5,- P.2099-2102.

14. Orsay Liguid Crystal Group. Quasielastic rayleigh scattering in nematic liquidcrystals //- Phys. Rev. Lett. -1969.-V.22.-P.1361-1363.

15. Heller J., Litster J.D. Temperature dependence of normal modes in a nematicliquid crystal//- Phys. Rev. Lett. 1970.-V.25. -N 22. - P.1550-1553.

16. Шашков А.Г., Жук И.П., Головичер JI.E. Дисперсия диэлектрическойпроницаемости в смесях НЖК // Инженерно-физический журнал. 1979.- Т.37 -N 1. С.104-108.

17. Жук И.П., Головичер JI.E. Диэлектрические свойства и дипольная релаксация в нематических жидких кристаллах.// АСТО PHYSICA POLON-ICA. -1979. -T.37.-N 1. -С. 104-108.

18. Диэлектрическая релаксация в жидкокристаллическом а-цианстильбене/

19. Цветков В.Н., Ковшик А.П., Рюмцев Е.И., Коломиец И.П., Макарьев М.А., ДаугвилаЮ.Ю.//-ДАН СССР. 1975. -Т.222. -N6. -С. 1393-1396.

20. Ковшик А.П. Оптическая анизотропия и диэлектрическая релаксация нематических жидких кристаллов // Дисс. канд. физ.-мат.наук. - Ленинград.-1976. - 120 с.

21. Arnold Н. Kalorimetrie krustallin-flüssiger Substanzen. II. Resultate der Messungen an 12 homologen Dialkoxy azoxybenzolen // Z. Phys. Chem.- 1964.-V.226. -P.146-156.

22. Umwandlungsenthalpien kristallin flüssiger 4-n-alkyloxy-benzoesaüre - 4n-acylphenylester./ Wiegleben A., Deresch J., Demus D., Konstantinoff I.I. // Z. Phys. Chem. Leipzig 1979. - V.2. - P.357.

23. Braghetti M., Fanelli E., Pocti G. Colorimetric investigation of 4-n-butyryl-4'n-alkonoyloxyazobenzenes // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1983.-V.92 (Letters). -P.209.

24. Friedel G. Les etatsmesomorphes delamatieke// Ann.Phys. (France)- 19221. V.18.-P.273.

25. Zwetkoff W. Über die Molekularordnung in der anisotrop-flüssigen Phase //

26. ActaPhysicochim. USSR. - 1949.-Bd.16. -S. 132-139.

27. Maier W., Saupe A. Eine einfache molekular Theorie des nematischen kristallinflüssigen Zustands // Z. Naturforsch. 1958.-Bd. 13a.-S.564-566.

28. Maier W., Saupe A. Eine einfache molecular statistische Theorie dernematischen Kristallin-flüssigen Phase // Z. Naturforsch. 1959. -Bd. 14a-S.882-889.

29. Maier W., Saupe A. Eine einfache molecular statistische Theorie dernematischen kristallin-flüssigen Phase // Z. Naturforsch. 1960. - Bd. 15a. -S. 287-292.

30. Maier W., Meier G. Eine einfache Theorie der dielectrischen Eigenschaftenhomologen orientierter Kristallin-flüssiger Phasen des Nematischen Typs // Z. Naturforsch. 1961.-Bd. 16a. -N 3.-S. 262-267.

31. Onsager L. Electric moments of molecules in liquids // J. Amer. Chem. Soc.1936.-V.58. N 8.-P. 1486-1493.

32. The dielectric and optical properties of the homologous series of cyano-alkylbiphenytl liquid crystals / Dunmur D.A., Manterfield M.R., Miller W.H., Dum-leavy J.K. // Mol. Cryst. and Liquid Cryst. 1978. - V.45. - N 1-2. - P.127-144.

33. Цветков B.H. Заторможенность вращения молекул и диэлектрическая анизотропия жидких кристаллов// Кристаллография. 1969.-Т. 14. N4.-С. 681-686.

34. Цветков В.Н. К теории диэлектрической анизотропии нематических жидких кристаллов // Вестник ЛГУ. 1970. - N 4. - С. 26-37.

35. Derzhanski A., Petrov A. Dielectric Properties of Nematic Liquid Crystals with

36. Ellipsoidal Molecules // Докл. Болг. АН. 1971 .-Т. 24,- N 5. - С. 569-572.

37. Petrov A. Molecular Parameters and Dielectric Anisotropy of Liquid Crystals pazoxyanisole // Докл. Болг. АН. -1971.-T.24. -С. 573-576.

38. Кузнецов А.Н., Лившиц В.А., Ческис С.Г. К теории анизотропии диэлектрической проницаемости нематических жидких кристаллов // В кн.: Сборник докладов второй Всесоюзной научной конференции по жидким кристаллам. -Иваново-1973. -С. 85-90.

39. Кузнецов А.Н., Лившиц В.А., Ческис С.Г. К теории анизотропии диэлектрической проницаемостиНЖК//Кристаллография.-1975.-Т.20. -N2-С. 231-237.

40. Derzhanski A.J., Petrov A.G. A possible relationship between the dielectricpermeability and the piezoelectric properties of nematic liquid crystals// Phys. Lett. -1971. A 34.-N 7. P. 427^128.

41. Фрелих Г. Теория диэлектриков. М.: ИЛ, 1960. - 250 с.

42. Bordewijk P. On the derivation of the Kirkwood-Frohich equation// Physica.1973 -V.69. -N 2.-P. 422-432.

43. Bordewijk P. Extension of the Kirkwood-Frolich Theory of the static Dielectic

44. Permitivity of anisotropic Liquids // Physica. -1974.-V.75.-P. 146-156.

45. Диэлектрические свойства и анизотропия внутреннего вращения в нематических анизаламиноазотензоле/ Цветков В.Н., Рюмцев Е.И., Коломиец И.П., Ковшик А.П. //ДАН СССР.-1972,- Т.203. -N 5. -С. 1122-1125.

46. Цветков В.Н., Рюмцев Е.И. Диэлектрические и электрооптические свойства нематиков // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева. -1983. -Т.28. -N2. С. 214-218.

47. Диэлектрическая поляризация и ее дисперсия в жидкокристаллическом 4н-октилокси—4' -цианбифениле/ Рюмцев Е.И., Ковшик А.П., Адоменас

48. П.В., Демите Ю.Н., Цветков В.Н.// Кристаллография. -1978.-Т. 23. -N 1. -С. 144-148.

49. Маринин В., Цветков В. Дипольные моменты молекул некоторых жидкихкристаллов и электрическое двойное лучепреломление их растворов// ЖЭТФ.-1948.-Т. 18—Вып.7—С. 642-651.

50. Jeu W.H. de, Latheuwere T.W. Dielectric constant and molecular structure ofnematic liquid crystals // Z. Naturforsch.-1975.-Bd 30a.-S. 79-82.

51. Адоменас П.В. Современные тенденции в химии нематических жидкихкристаллов // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева.-1983.-Т.28.-К 2.-С. 219-223.

52. Gray G.W. The liquid crystal properties of some new mesogens // J. Phys.Cl1975-Vol.36.-P. C1.-337-347.

53. Synthesis and some physical properties of phenylpyrimidines/ Boiler A.,

54. Coreghetti M., Schadt M., Schevrer H. // Mol. Cryst. Liq.Cryst.-1977. -Vol. 42-P.215-231.

55. Ratna B.R., Shashidar R. Dielectric studies on liquid crystals of strong positivedielectric anisotropy// IBid.-l977.-Vol.42.-P. 113-125.

56. Boiler A., Sherrer H. Shiff base liquid crystals// Offenlegs-1973.-N 2306738.

57. Величина и направление дипольных моментов в молекулах нематическихжидких кристаллов, содержащих нитрильные группы/ Рюмцев Е.И., Ро-тинян Т.А., Ковшик А.П., Даугвила Ю.Ю., Денис Г.И., Цветков В.Н.// Оптика и спектроскопия.-1976.-Т.41.-Вып.1-С. 65-72.

58. Молекулярная структура и диэлектрическая анизотропия некоторых жидких кристаллов/ Ротинян Т.А., Роут К., Ковшик А.П., Адоменас П.В.,Даугвила Ю.Ю., Рюмцев Е.И.// Кристаллография.-1978.-Т.23. -N3.-C. 578-582.

59. Van Weter J.P., KlingbielR.T., GenoyaD.J. Dielectric properties of several liquid crystalline esters//Solid State Communs.-1975.-V.16.-N2.-P.315-318.

60. Kresse H. "Dielectric Behaviour of Liquid Crystals'V/Zeitschrift "Fortschritte der

61. Physik" -1982.-Bd.30 -Heft 10.-S. 507-582.

62. Дисперсия электрического двупреломления в изотропной фазе нематических жидких кристаллов / Рюмцев Е.И., Ротинян Т.Н., Ковшик А.П., Цветков В.Н. // Кристаллография.-1982-Т.-27 -N 6. -С. 1143-1147.

63. Петров В.Ф., Гребенкин М.Ф., Павловский А.И. Физические свойствапроизводных пиридина // V Всес. науч. конф. "Жидкие кристаллы и их практическое использование". Иваново 25-27 сентября 1985г. Тез. докл. Т.2. кн. 1.-С. 16.

64. Рюмцев Е.И., Евлампиева Н.П., Ковшик А.П. Влияние положения алифатических мостиковых фрагментов на полярность молекул жидкокристаллических веществ и их диэлектрические свойства //Жур. Физической хи-mhh.-1995.-T.69.-N5.-C.934-939.

65. Сканави Г.И. Физика диэлектриков ( область слабых полей ).М.: Гостехиздат, 1949.-500С.

66. Smyth С.Р. Dielectric behaviour and structure.,New York, 1955.^440p.

67. Bottcher C.J. Theory of electric polarization. Amsterdam, 1952.-490p.

68. Cole K.S., Cole R.H. Dispersion and absorption in dielectrics // J.Chem.Phys1941. V.9.-N4.-P. 341-351.

69. Cole K.S.,Cole R.H. Dispersion and Absorption in Dielectrics// J.Chem. Phys1942.-V.10. P.98-105.

70. Cole R.H. Theory of dielectric polarization and relaxation//Progress in

71. Dielectrics.-1961 .-V.3.-P.49-100.

72. Madhusudana N.V., Srikanta B.S., Subramanya M. Comparative X-ray anddielectric studies on some structurally related smectogenic compounds //Mol.Cryst.Lig.Cryst.-1984.-V.108.-P. 19-37.

73. Cole R.H.,Davidson D.W.High frequency dispersion in n-propanol

74. J.Chem.Phys.-1952.-V.20-N.9.-P.1389-1391.68