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第27章 液晶材料越来越时髦

液晶在我们生活中经常遇见,小到电子手表,大到几十平方米的液晶屏幕,还有液晶显示的电脑、电视、摄像机等等。这些物品中的液晶屏幕能显示出字符和色彩逼真的图像,说明液晶有着非凡的本领。

早在1888年,德国科学家莱茨尼尔在加热一种叫安息香酸酯的化学药品时,发现它有两个熔点,把它加热到145摄氏度的时候便熔化成液体,只不过是浑浊的,不像其他纯净物质熔化的时候是透明的;但是,如果继续把它加热到178摄氏度,它就会变成清澈透明的液体。在145到178摄氏度之间,它就处于一种中间状态。这种处于“中间地带”的液态晶体,简称为液晶。严格地说,液晶既不是晶体也不是液体,却兼有两者的特性。液晶被发现后一直默默无闻,直到20世纪60年代才一下子引起人们的重视,因为科学家发现,它是制造显示元件的绝好材料。

液晶用于显示主要靠它的独特本领。液晶分子之间的作用力非常小,容易受机械力、电磁场、温度和化学环境等影响,所需要的驱动电压很低,所以功耗极低,而且可靠性高;液晶显示能在明亮环境下工作,不怕日光或其他强光的干扰,而且,外界光线越强,显示的字符图像越清晰;液晶显示可用于高信息量器件,如计算机终端、通信及摄像监视器等,而且液晶显示器件的尺寸可大可小,能做到轻、薄和便携,使用十分方便;尤其是液晶显示无闪烁,也没有对人体有害的软X射线,不会影响人体健康。

目前,我们已知道七千多种有机化合物具有液晶的特征。这些液晶可以分为不同的类型,它们在光学特性上有一定的差别。液晶的触角已经渗透到现代科学的各个领域,其应用范围也不断扩大。例如,有的液晶颜色能随温度的变化而变化,从蓝紫色到绿色再到黄色等,这样可以作为指示剂指示出化学实验中的温度变化情况;有的液晶同某些有毒气体接触也会变色,这种液晶片挂在容易泄漏毒气的地方可以起监测作用。

成员众多的液晶家族中有一个“巨人”,它就是液晶高分子。20世纪50年代,有人研究发现含有多个氨基酸的多肽具有液晶性质。

液晶高分子按照物质的来源,可以分为天然液晶高分子和合成液晶高分子,根据液晶形成的条件,又可以分为在特定的温度范围内才能呈现液晶态的热致液晶高分子和在特定溶剂中才呈现液晶态的溶液致液晶高分子。液晶高分子材料具有十分优异的性能,如优良的机械性能,突出的耐热性能,极小的膨胀系数,低的收缩率和高的稳定性,绝缘性和耐化学腐蚀性等,因此它们的应用前景是十分诱人的。比如液晶工程塑料和液晶纤维可以做成火箭发动机的壳体、防弹衣、高级轮胎等。如果用液晶纤维做成衣服穿在身上,由于人体各部位体温的差别,液晶服装就会显现出像彩虹一样的迷人色彩。此外,液晶高分子材料正向家电领域、医疗器械和运动器械等领域进军。21世纪,液晶高分子材料将是我们生活中的忠实伴侣。