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1、液 晶 性 与 分 子 结 构,小分子液晶 大多数液晶物质是长棒状或长条状的,Anisotropic molecules which give rise to liquid crystalline phases 小分子液晶分子的长度约为20-40，宽度约为4-5。理论和实践表明，当分子的长宽比（或轴比）大于4左右的物质才可能呈现液晶态。,圆盘状分子的液晶相,1977年发现圆盘分子苯六聚代羧酸酯也可形成液晶相，这种分子由一个刚性的核和六条可弯曲的脂肪链组成.,典型的圆盘状分子结构,一般盘状分子的厚度在10A以内，直径为数十埃,小分子液晶在分子结构上大致有以下特点：1.其几何形状与球状分子相比具有
2、明显的各向异性，长度和直径厚度比都要达到定值；存在极性或易于极化的原子或原子团；2.有足够的分子刚性以维持伸长或圆盘形的几何形状。,classical structure of calamitic liquid crystal,液晶基元/桥键/柔性间隔/取代基,液晶分子,常见的液晶基元核心成分是-1，4-亚苯基,若在苯环间引入某些能维持分子的直线形状，同时也能降低分子刚性的键桥COO，CHCH，一NN一，CHN一，N=N(O)有利于液晶相的形成,一Hg 作为键桥，由于分子基本保持直线的几何形状，都能生成液晶相。,扭结基团改变分子的线性，降低分子的刚性，分子的长棒结构被破坏。O，CH2一，S,柔
3、性间隔 在两个液晶基元之间插入线性柔性成分，若n 不甚大、且为偶数，仍有可能维持分子大致的直线形状，但分子的刚性明显下降对分子生成液晶相的能力和液晶相的热稳定性都有明显的影响。Ti 随间隔链上碳原子数目增加按奇偶方式变化，并呈总体下降趋势。而且相变焓、熵、取向序参数也为奇偶变化。此外，柔性间隔在侧链液晶高分子的分子工程中更具有重要地位。,取代基 在分子两端引入可极化的原子团，如甲基、甲氧基等可显著提高液晶相热稳定性和液晶态范围，端基的引入不是在棒状分子的长轴方向而是以侧基形式存在，分子的长径比降低，而分子间距离增大，有碍分子间紧密缩积其结果是Ti 和Tm都下降。,分子间引力与液晶的种类,具有液
4、晶性质的化合物应当具备以下两项必要的条件：（1）化合物的分子结构具有适于液晶状态平行排列的几何形状（2）化合物的晶体即使熔融之后，仍能维持平行排列所必需的足够大的分子间引力,某一化合物呈现的液晶相的类型，取决于分子末端之间和侧面之间引力的相对强弱,向列型液晶的分子排列和分子间引力,烷基链长的效应不饱和键的效应支链和取代基的效应极性基团位置和介电各向异性,N-4-甲氧苯亚甲基对氨基苯羧酸酯同系物的烷基链长和相变温度,N-4-甲氧苯亚甲基对氨基苯羧酸酯同系物的烷基链长和相变温度,双键对N-4-甲氧苯亚甲基对氨基苯羧酸酯同系物相变温度的影响,支链烷基对N-4-甲氧苯亚甲基对氨基苯羧酸酯同系物相变温度
5、的效应,取代基对N-4-甲氧苯亚甲基对氨基苯羧酸酯同系物相变温度的影响,支链和取代基引起的分子幅度的变化（a）R为饱和烷基链（b）R为支链或有支链的苯环,极性基团对液晶介电各向异性的影响,溶 致 液 晶双亲性分子和极性溶剂组成溶致液晶双亲性分子由亲水头和疏水尾组成典型的头部：OH,COONa，SO3K，一O(CH2CH2O)n H，一N(CH3)3Br,PO4CH2CH2NH2等；典型的尾部：CnH2n+1,-C6H4-CnH2n+1以及其他含有长的烃链基团。,肥皂水的相图和相结构,双亲分子月桂酸钠（钾）的结构,磷脂酰胆碱分子结构图 溶致液晶片状相结构,双亲性分子按化学结构可分为离子型和非离子型,有些非双亲性分子可以在一定溶剂中呈现液晶态如多肽、脱氧核糖核酸、烟草花叶病毒、纤维素酯它们多呈现Ch相,高分子液晶 液晶高分子是在一定条件下能以液晶态存在的高分子，与其他高分子相比，它有液晶相所特有的分子取向序相位置序；与其他液晶化合物相比，又具有高分子量以及产生的特性。高分子量和液晶有序的有机结合赋予了高分子液晶以鲜明的个性和特色。同低分子量液晶一样，按引起相变的主要物理因素，可把液晶高分子分为溶致液晶和热致液晶两种，按结构又有主链液晶和侧链液晶高分子之分。聚合物液晶的单体可以是双亲性的也可以非双亲性的。,
