液晶理论简介

液晶分子较大，因此可以用经典力学和经典统计力学来描述它的性质。关于长形分子液晶的理论研究较为成熟，对盘形分子和溶致液晶的研究则刚开始。

液晶理论主要解决两大类问题。①用连续体理论来描述流体动力学性质；②相变理论。液晶分子有方向和平移互相耦合的两种自由度，因此，其流体力学方程就比简单液体的要复杂。液晶相变理论主要用朗道宏观理论和分子统计两种方法来处理。

长棒状分子的运动，可以用质心速度v(r，t)和分子平均取向单位矢量（指向矢）r(r,t)来描述。系统有r和－r等价的对称性。描述向列相和胆甾相的流体动力学非线性方程已由 J.埃里克森 (1961)和F.M.莱斯利(1968)建立。在不可压缩条件下有式中，余类推,ρ为密度,ρ1为单位体积的分子转动惯量，来自r·r=1的约束条件,σij、gi、πij为与自由能F有关的各项相应可逆过程的物理量，σ拞和g媴是从耗散函数D导出的不可逆过程部分。向列相和胆甾相有五个独立的粘滞系数。质心运动与分子转动互有影响，胆甾相的运动还与温度有关。上述流体力学方程已被实验证实。

从守恒定律和对称性破缺考虑，可以导出包括近晶相在内的线性运动方程。用这个方法易于获得传播或扩散的流体动力学模式(即频率与波矢同时趋于零的模式)的数目和性质；结果与埃里克森－莱斯利方程线性化后的结果一致。

静态的分子排列由系统的自由能和边界条件决定。胆甾相的自由能密度表达式为其中为螺距。q0=0时成为向列相的表达式。上式称为奥钦(1933)-夫兰克（1958）自由能密度。k1、k2和k3分别为展曲、扭曲和弯曲曲率弹性常数。在外电场E(r)和外磁场H(r)作用下,还有附加自由能密度F项

Ⅹɑ为磁化率各向异性部分，εɑ为介电各向异性部分，e1、e3和e0为挠曲电系数。

液晶系统中不可避免地存在着杂质、离子与电荷，因此整个系统还要满足麦克斯韦方程组和电荷守恒方程，这样组成了一个电磁流体动力学体系。

从自由能表达式通过变分原理得到的方程的奇异解对应于液晶中的缺陷。液晶缺陷可通过拓扑学的同伦群加以分类。

描述液晶相变的最简单理论是朗道平均场理论。这里，描述向列相与各向同性液相之间的一级相变的吉布斯自由能（见吉布斯函数）为式中p为压力,T为温度。序参量S厵0时是向列相。用这个理论可以解释一系列的压力实验。有趣的是，描述向列相与近晶A相之间相变的自由能表示式与描述超导的具有相同的结构。

在许多情形还必须考虑涨落的影响。譬如向列相与近晶C相之间的相变是一级相变,但平均场近似却给出二级相变。在邻近近晶A要的向列相中，平行与垂直于r的两个相关长度的临界指数并不相同，也与一般理论假设有矛盾。

有一些相变（包括二维薄膜与胆甾相的蓝相）可以应用缺陷机理来解释，并牵涉到模耦合和重正化群的计算。

从哈密顿量 　出发,用平均场近似可以计算出各向同性液相、向列相与近晶A相的各类相图。式中F0(d)V0(rij)为分子质心的作用势能，F2(d)V2(rij)p2(cosθij)为伦敦色散力排列势能,rij和θij是i分子和j分子之间的距离和夹角。V0=0，F2V2=-J的情形,称为迈尔-绍佩(Maier-Saupe)理论,J是与分子体积等有关的常数。 这时平均场的式中是向列相的序参量, 从这种分子统计理论可以计算曲率弹性常数等材料参量和胆甾相相变等，并获得一定的成功。然而，目前还未能从理论上预言哪种化合物会有液晶相。

利用分子统计理论也可对重入现象（见液晶）、盘形分子液晶相图以及（物理性质依分子尾链碳原子数而交替变化的）奇偶效应等部分实验结果作出解释。

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某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，[1]这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。现在定义放宽，囊括了在某一温度范围可以是显液晶相，在较低温度为正常结晶的物质。例如，液晶可以像液体一样流动（流动性），但它的分子却是像道路一样取向有序的（各向异性）。有许多不同类型的液晶相，这可以通过其不同的光学性质（如双折射现象）来区分。当使用偏振光光源，在显微镜下观察时，不同的液晶相将出现具有不同的纹理。在纹理对比区域不同的纹理对应于不同的液晶分子。然而，所述分子是具有较好的取向有序的。而液晶材料可能不总是在液晶相（正如水可变成冰或水蒸汽）。

液晶可分为热致液晶、溶致液晶。热致液晶是指由单一化合物或由少数化合物的均匀混合物形成的液晶。通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。典型的长棒形热致液晶的分子量一般在200~500g/mol左右。溶致液晶：是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。是在溶液中溶质分子浓度处于一定范围内时出现液晶相。它的溶剂主要是水或其它极性分子液剂。这种液晶中引起分子排列长程有序的主要原因是溶质与溶剂分子之间的相互作用，而溶质分子之间的相互作用是次要的。溶致液晶是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。

液晶法热色液晶

热色液晶(Thermochromic liduid crystal，简称TLC)是一种随着温度变化而迅速改变其反射光颜色的胆凿相液晶。反射光颜色改变，液晶也随着改变颜色。事实上，热色液晶是有选择的反射可见光。所反射的可见光的波长决定于液晶随温度变化特殊的分子结构。随着温度升高，液晶从无色变为红色，然后为桔黄、黄色、绿色、蓝色和紫色，最后再变为无色。利用这一特点，我们可以定性地确定喷涂有液晶材料的模型表面温度。如果把其反射的可见光信息进行量化，就可以定量的确定相应的温度值。

液晶法热色液晶静态校侧系统

静态校测系统是在静态条件下，模拟风洞实验条件，包括照明、数码相机状态和液晶涂层等，对液晶校测板缓慢加热，用数码相机和铂电阻温度计获得颜色和温度数据，根据一定的色彩理论建立颜色和温度之间的对应关系，获得液晶的静态校测曲线，即Hue一T曲线。

这套系统包括加热板、校测板(喷涂了液晶的有机玻璃板)、铂电阻温度计、照明装置、数码相机和RGB读取软件，如图1所示。

液晶保护贴在防灰尘、刮伤、脏污、油污、指纹、紫外线等损害方面具有特殊的需求和用途，在未来数码生产厂家为了降低成本和提供产品的寿命，在保护措施上，液晶保护贴会逐步受到欢迎，和液晶保护贴相关的行业将来发展更加迅速。2100433B