Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов

Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П 4 .Ан-И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик (iii 731355

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 04.11.78 (21) 2686293/18-2э (5I ) М. Кл.

6 01 N 11/00 с прнсоелинением заявки ¹

Государственный квмитет (28) Приоритет

Опубликовано 30.04.80. Бюллетень №16 но делам изобретений и открытий (53) УДК

548.137 (088.8) Дата опубликования описания 30.04 80 (72) А вторы изобретения

Д. Л, Богданов, А. С. Лагунов и А. Е. Лукьянов (7I) Заявитель

Всесоюзный заочный машиностроительный институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВРАЩАТЕЛЬНОЙ

ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к физико-химическим измерениям и может быть использовано в приборостроении, химической, электронной, часовой промышленности и в практике научных исследований.

Известен оптический способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, основанный на измерении характеристического времени релаксации смещения интерференционной картины, полученной в результате прохождения света через жидкий кристалл, помещенный между стеклянными пластинками, создающими ориентацию длинных осей молекул параллельно поверхностям пластинок, при выключении магнитного поля, первоначально направленного перпендикуляр но длинным осям молекул в плоскости пластинок. Смешение интерференционной картины возникает в результате возвращения отклоненных на некоторый угол под действием магнитного поля молекул жидкого кристалла к ориентации, заданной поверхностями пластинок (1).

В известном способе определения коэффициента вращательной вязкости воэникаают 1руцности, вызванные необходимостью измерять малые углы смещения интерференционной картины, так как при больших отклонениях молекул наблюдается не одно время релаксации. Существенное влияние на результат измерения оказывают граничные эффекты, которые трудно контролировать.

Известен способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов (2), включающий вращение магнита относительно камеры с находящимся в ней исследуемым жидким кристаллом. При вращении магнита на жидкий кристалл дейс1вует вращающий момент, определяемый по углу закручивания кварцевой нити, на которой подвешена камера. Коэффициент вращательной вязкости определяют по формуле

М C(d-Xo> б1 =Р= т — коэффициент вращательной вязкости; — вращающий момент; у(ловая скорос|ь врачления магниэ ного поля;

С . постоянная кручения кварцевой ни|и; а(о — угол закручивания нити без магни1ного поля (нулевое положение) о(— угол закручивания нити при вра- щении магнитного поля.

3IoI способ не устраняет влияния граничных эффектов ввиду малого объема исследуемого вещелва (капилляр), имеются также конструктивныс трудности подвеса камеры с жидким крис1аллом на кварцевой нити, Конвективные потоки воздуха при гермостатировании, вибрации при вращении магнита, необходимость определения постоянной кручения нити ухудцию чувствительность и затрудняют процесс измерения, Ограничен диапазон угловых скоростей вращения магнита, так как вследствие неоднородности магнитного поля и отступлений от осевой симметрии в форме камеры при определенных скоростях вращения магнита возможны вращательные качания камеры; имеются трудности в определении нулевого положения угла закручивания нити в результате . его смешения в сторону вращения магнита относительно положения в покоящемся магните.

Цель изобретения — уменьшение влияния граничных эффектов, повышение чувствительности, надежности и точности измерений, расширение диапазона угловых скоростей вращения магнита.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, включающем вращение магнита относительно камеры с находящимся в ней жидким кристаллом, через неподвижно укрепленную камеру с жидким кристаллом пропускают ультразвуковые импульсы в плоскости, перпендикулярной оси вращения магнита, детектирунп принятые импульсы, усиливают и определяю1 сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и детектором с помощью регистрации (например, на ленте самописца) отметок направления вектора магнитной индукции и возникающими вследствие анизотропии коэффициента поглощения ультразвука экстремальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов.

При вращении вектора магнитной индукции детектор вращается с запаздыванием по фазе таким, что момент трения g<00 и магнитный момент— лхВ g,p 6

2 7м уравновешиваются. Исследования угловой зависимости скорости и коэффициента поглощения ультразвука в ориентированных статическим магнитным полем жидких кристаллов, когда вектор

731355 магни1ной гишукшгн и дс1ек1ор совпадают, показываю1 наличие ани:3orpotIHH, проявляюцюеся в ом, что ультразвуковые параметры (в частности, коэффициент поглощения) имеют максимальные значения в случае распространения ультразвуковых импульсов параллельно детектору и минимальные в случае перпендикулярной ориентации. Отсюда следуе1, что во вра цающемся магнитном поле отклонение

10 экстремальных значений анизотропии от направления вектора магнитной индукции определяет сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и детектором, а следовательно, и вращательную вязкость, определяемую по формуле

15 (в системе СГС)

„2,Xa S,>Pe

P c6JU где 5 X — анизотропия диамагнитной вос20 приимчивости (табличное значение); — индукция магнитного поля;

g — сдвиг фаз между вектором ма нитной индукции и детектором;

/ -- магнитная проницаемость.

Zs На чертеже представлена блок-схема установки, позволяющей реализовать предлагаемый способ.

Ультразвуковой способ определения коэффиIQMHTa вращательной вязкости жидких кристаллов включает вращение установленного на вращающейся платформе 1 магнита 2 относительно неподвижной камеры 3 с жидким кристаллом 4, по которому распространяются ультразвуковые импульсы, создаваемые излучающим пьезоэлементом 5 с помощью генератора импульсов 6, и регистрацию (например, самописцем 7) принятых приемным пьезоэлементом 8, продетектированных детектором

9, усиленных усилителем 10 постоянного тока

40 ультразвуковых импульсов вместе с отметками направления вектора магнитной индукции; создаваемые отметчиком 11.

При вращении магнита 2 вследствие анизотропии коэффициента поглощения ультразвука величина поступающих на приемный пьезоэлемент 8 ультразвуковых импульсов изме няется, достигая MHKcHMBJlbHblx и минимальных значений. Сдвиг фаз между вектором магнит-ной индукции и детектором определяют от сме 0 щения (например, на ленте самописца) отметки направления вектора магнитной индукции относительно экстремальных значений амплитуд ультразвуковых импульсов.

Способ апробирован на жидком крис алле п-метоксибензилиден-и-н-бутиланилине (С аН 5NO). Постоянный магнит индукцией

3 кГс приводится во вращение с угловыми скоростями от 0,5 до 36 rpapjc с помощью установки для проверки гидроприборов (1ипа

6 чающий вращение магнита о носительно камеры с находящимся в ней исследуемым кристаллом, о т л и ч а ьз шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности юмерений, через неподвижно закрепленную камеру с жидким кристаллом пропускают ультразвуковые импульсы в плоскости, перпендикулярной ocv, вращения магнита, детектируют принятые импульсы, усиливают и опреав деляют сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и детектором посредством регистрации отметок направления векаора магнитной индукции и экстремальных значений амплитуд ультразвуковых импульсов.

1111ИИГ1И Заказ 1496/21

Филиал Г1ПП "Патент", г. Ужгород, чл, Проектная, 4

У11Г -56) о носи ельно неподвижной камеры,. . изготовленной нз немагнитной нержавеющей стали (марки 1Х17Е113М2Т) с жидким кристал лом. расстояние между пьезоэлементами (типа

flTC-19) основной частотой 3 мГц составляет

1 см (длнна магнитной когерентности при величине индукции 3 кГс равна 10 см).

Возбуждение излучающего пьезоэлемента производится генератором прямоугольных импульсов (типа Г5 -15), детектирование и уси ление — ламповым вольтмегром (типа 83 — 13) и регистрация — самописцем (регистратор каротажный Н вЂ” 361). При вращении магнита в моменты перпендикулярной ориентации вектора магнитной индукции и направления распростра- 15 пения ультразвуковых импульсов замыкаются контакты, соединенные с отметчиком самописца. Для контроля угловой скорости вращения магнита дополнительно создаются отметки, следующие через 1 мин от встроенного в само- 2о писец секундомера.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, вклюИсточники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. "Phys. Rev. Lett", voh 28, 1972, М 25, 1629-1631.

2. "Phys. Lett", vo1, 36А, 1971, N 3, 245—

246 (прототип).

Тираж 1019 Подписное — Х