液晶共聚醚薄膜的相行为和相结构及电场取向

本文研究了一系列液晶共聚醚TPP的相行为和相结构。TPP-7/11s具有向列相、柱状相Φ'及多重倾角的柱状相Φ_(TH')而TPP-9/10（5/5）具有向列相、近晶F相和近晶G相。可见柔性间隔基长度的差异对共聚醚的相结构有决定性的影响，随柔性间隔基长度差异的增大，会破坏分子链方向的周期性，从而导致在主链型液晶共聚醚TPP中形成了柱状相。TPP-7/11s中柱状相Φ'到柱状相Φ_(TH)的转变是热力学上的一级转变，分别对应扭式构象占优及反式构象占优的状态。通过无定形碳膜的表面诱导效应，在向列相及柱状相Φ'的TPP-7/11s薄膜中得到了分子链垂直取向的单矢畴。单矢畴的形成依赖于相结构、分子结构的对称性及共聚醚的组成，其形成过程类似于一个成核过程，而其生长过类似于一个自组装过程。在单矢畴的有序化过程中，分子链的取向发生了变化，随时间增加分子链从初始的面向取向转变为倾斜取向，最终形成了垂直的链取向。表面诱导所形成的垂直取向在静电场作用下发生了重取向，取向方向依赖于介电各向异性及电场相对于固有偶极矩的方向。共聚醚分子链的介电重取向的临界强度依赖于共聚醚的分子结构。除了介电取向外，在高强场下的TPP-7/11（5/5）薄膜中还观察到电变曲取向，共聚醚的分子链发生了展曲形变，而片层则发生了弯曲形变，其低能量的响应途径是向错和反转墙。在TPP-7/11s薄膜中只观察到s = 1 的向错，但它们有不同的旋向，相同旋向的向错相互排斥，而不同旋向的向错相互吸引。