[发明专利]一种纤维素纳米晶液晶扭曲弹性常数的测量方法

说明书

本发明为一种纤维素纳米晶液晶扭曲弹性常数的测量方法，测试纤维素纳米晶液晶的黏度，之后将纤维素纳米晶液晶注入到带正负电极的容器中并密封；接通电极的电源，向纤维素纳米晶液晶施加交流电场，维持电场不变，记录纤维素纳米晶液晶在不同时间时与电场方向的夹角；逐渐提高电场强度，观察液晶结构，测试手性向列型纤维素纳米晶液晶的螺距和弗雷德里克兹转变的临界电场强度；最终根据公式计算纤维素纳米晶液晶的扭曲弹性常数。本发明不需要进行表面活性剂修饰，可以准确测量其扭曲弹性常数。本发明操作简单，不需要施加强电场，不需要特殊制备的液晶盒，适用于其他溶致型胆甾相液晶。

技术领域

本发明属于高分子液晶常数测试技术领域，特别涉及一种纤维素纳米晶液晶扭曲弹性常数的测量方法，适合测量各类溶致型液晶扭曲弹性常数。

背景技术

弹性常数是液晶材料的一个重要物理参数，直接影响液晶材料的响应时间、能量消耗等参数。液晶分子排列很容易受到外界电场、磁场、应力等作用而变形，在外界作用下会产生三种形变：扩展状态的展曲、扭曲状态的扭曲和弯曲状态的弯曲弹性。所以液晶弹性常数主要包含展曲弹性常数K₁₁、扭曲弹性常数K₂₂和弯曲弹性常数K₃₃三个主要的常数。

纤维素纳米晶是一种溶致型液晶，具有独特的光学、电磁学性质。纤维素纳米晶可以通过硫酸水解纤维素得到，可以分散在水中，当高于临界浓度时，自组装形成具有手性向列相排列的胆甾型液晶。当施加电场时，纤维素纳米晶液晶在电场中均一排列。已有的弹性常数测量方法是通过测量各向同性的表面活性剂修饰的纤维素纳米晶悬浊液的静态电双折射，估算其液晶相的各向异性电极化率，进而计算扭曲弹性常数。但是这种方法需要特殊的操作设备且纤维素纳米晶表面修饰了表面活性剂，影响测量精度。目前尚无纤维素纳米晶液晶的弹性常数测量方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纤维素纳米晶液晶扭曲弹性常数的测量方法，该方法通过对纤维素纳米晶液晶施加电场，测量液晶在不同时间与电场方向的夹角，利用手性向列型纤维素纳米晶液晶的弗雷德里克兹转变计算临界电场强度，通过临界电场强度和扭曲弹性常数的关系式计算得到纤维素纳米晶的扭曲弹性常数K₂₂。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种纤维素纳米晶液晶扭曲弹性常数的测量方法，包括如下步骤：

步骤(1)，测试纤维素纳米晶液晶的黏度；

步骤(2)，将纤维素纳米晶液晶注入到带正负电极的容器中，并密封；

步骤(3)，接通所述电极的电源，向所述纤维素纳米晶液晶施加交流电场，维持电场不变，记录纤维素纳米晶液晶在不同时间t时与电场方向的夹角β(t)；

步骤(4)，逐渐提高电场强度，观察液晶结构，测试手性向列型纤维素纳米晶液晶的螺距和弗雷德里克兹转变的临界电场强度；

步骤(5)，根据公式计算纤维素纳米晶液晶的扭曲弹性常数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明使用纤维素纳米晶液晶，不需要进行表面活性剂修饰，可以准确测量其扭曲弹性常数。本发明实验操作简单，不需要施加强电场，不需要特殊制备的液晶盒，适用于其他溶致型胆甾相液晶。

附图说明

图1为本发明实施中使用的纤维素纳米晶液晶照片。

图2为纤维素纳米晶液晶的黏度曲线。

图3为本发明实施中使用的实验装置照片。

图4为本发明实施中使用的电源设备照片。

图5为纤维素纳米晶液晶在不同施加电场时间时和电场的夹角曲线。