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含氟液晶被广泛地应用于显示技术,可调谐光学以及非线性光学。作为显示品,产品的一些关键性质,例如:应答时间,视野角,电压保持率,耗电量,工作温度等性能,仍然有待改善。单体的液晶材料可以通过不同的种类和配比满足显示器的这些要求。因此研究多种液晶材料混合物的物理性质有着重要的科学意义和应用价值。本研究通过实验的方法,对单体含氟三环液晶材料3PBC2,4F2、3PBC3,4F2、3PBC2F的物理性质的温度依存性,3PBC2,4F2、3PBC3,4F2二元混合液晶物理性质的温度依存性,以及液晶材料在高频电磁波条件下的介电特性进行了研究。得到了以下实验结果:
1.对于单体含氟液晶,随着氟原子在苯环上置换位置的不同,液晶分子的阈值电压及其温度依存性存在很大的差别,它们的介电常数随着温度的降低都有不同程度地升高。对于3PBC2,4F2,3PBC3,4F2两种正性液晶材料,短轴方向相对于长轴方向的介电常数随温度而变化的依存性较小。而对于3PBC2F负性液晶材料,长轴方向介电常数的温度依存性比短轴的依存性小。介电常数各向异性强烈地依赖于分子偶极距的大小。
2.对于3PBC2,4F2、3PBC3,4F2,分别测量了两种材料1:1、1:3和3:1三种比例的混合物的物理特性。混合后的液晶相对于单体液晶有着较宽的液晶相存在温度范围。在不同的混合比例下,阈值电压大小介于两种单体材料之间,混合比例对阈值电压的影响较小,而对介电常数的影响较大。3PBC2,4F2、3PBC3,4f2按照1:1的比例混合后的阈值电压和介电各向异性大体上相当于3PBC4F所表现出来的性质。在二元混合物中,液晶化合物的熔点和清亮点与弹性常数有一定的关系。熔点和清亮点较低的液晶化合物对应着较大的展曲弹性常数。
3.利用矩形波导管和向量分析仪,测量了几种液晶材料在Ka波段(26.5GHz~40.0GHz)的介电常数。实验表明,1KHz频率下呈现正、负介电各向异性的液晶材料,在该微波波段下都显示为正的介电各向异性。尽管这些材料的静介电常数各向异性相差很大,但是该微波波段对应的介电各向异性相差却很小,而且在26.5GHz~38GHz区间内几乎不随频率的增大而发生变化。