液晶高分子材料 （Liquid Crystal Polymer）
摘要: 高分子液晶是指具有液体的流动性和晶体的各向异性的液晶介态的高分子化合物，是不同于固相和液相的一种中介相态。高分子液晶材料的特点促使了液晶在各个领域的研究和应用。
Abstract : Polymer LCD refers to the liquidity and crystals with liquid of anisotropic LCD interface states of macromolecular， is different from the complicated geometry.a liquid phase an intermediary. Introduces the characteristics of polymeric liquid crystals， and material liquid crystal in various applications research and potential performance cautious.the paper summarized. 关键词:分类、特性、缺点、应用、前景
Keywords ：systematization 、features 、shortcoming 、adhibition 、foreground
一、 液晶的简介和分类
随着人们对液晶的逐渐了解, 发现液晶物质基本上都是有机化合物, 现有的有机化合物中每200种中就有一种具有液晶相。显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的, 现已发展成很多种类, 例如各种联苯腈、酯类、环己基(联) 苯类、含氧杂环苯类、嘧啶环类、二苯乙炔类、乙基桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等。人们通常根据液晶形成的条件, 将液晶分为溶致液晶( Lyot ropic liquid crystal s ) 和热致液晶 ( Thermot ropic liquid crystal s) 两大类。
1.溶致液晶
将某些有机物放在一定的溶剂中, 由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶, 被称为溶致液晶。比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中, 与生命息息相关, 但在显示中尚无应用。
2.热致液晶
热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。低温下它是晶体结构, 高温时则变为液体, 这里的温度用熔点( Tm) 和清亮点( Tc ) 来标示。液晶单分子都有各自的熔点和清亮点, 在中间温度则以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。在热致液晶中, 又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(Smectic) 、向列相(Nematic) 和胆甾相(Cholesteric) 。
二、高分子液晶的特性
1. 耐热性突出
由于高分子液晶的刚性部分大多由芳环构成, 其耐性相对比较突出。
如：Xydar 的熔点为421 ℃, 空气中的分解温度达到560 ℃, 其热变形温度也可达350℃, 明显于绝大多数塑料。
2. 阻燃性优异
高分子液晶分子链由大量芳香环所构成, 除了含有酰肼键的纤维外, 都特别难以燃烧。 如：Kevlar 在火焰中有很好的尺寸稳定性, 若在其中添加少量磷等, 高分子液晶的阻燃性能更好。
3. 电性能和成型加工性优异
高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低, 而且两者都很少随温度的变化而变化, 并导热和导电性能低。 由于分子链中柔性部分的存在，其流动性能好, 成型压力低, 因此可用普通的塑料加工设备来注射或挤出成型, 所得成品的尺寸很精确。
4. 取向方向的高拉伸强度和高模量
绝大多数商业化液晶高分子产品都具有这一特性。与柔性链高分子比较，分子主链或侧链带有介晶基元的液晶高分子，最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向。因而即使不添加增强材料，也能达到甚至超过普通工程材料用百分之十几玻纤增强后的机械强度，表现
出高强度高模量的特性。如Kevlar 的比强度和比模量均达到钢的十倍。
三、高分子液晶的应用
1. 液晶高分子在信息储存方面的应用
带有信息的激光束照射液晶存储介质时，局部温度升高，液晶聚合物熔融成各向同性的液体，从而失去有序度。激光束消失以后，又凝结成为不透光的固体，信号被记录。液晶高分子用于存储显示寿命长、对比度高、存储可靠、擦除方便, 因此有极为广阔的发展前景。
2. 精密温度指示材料
向列型液晶和胆甾型液晶的混合物呈平行并顺次扭转的螺旋结构，而且其螺距随温度变化而发生显著变化。被测物体的表面温度若有变化，液晶分子排列的螺距即发生变化，偏振光的旋转角度也随之发生变化，因而返回光的强度也会发生变化。人们利用此现象制造出微温传感器。
3. 液晶材料在显示器的应用
回顾液晶的发展史可以发现，尽管液晶早在19世纪60年代已经被发现，然而在相当长一段时间里，虽然液晶的许多有价值的现象早被揭露，但液晶始终只是实验室中的珍品而已。只有当液晶被用于显示器开始，它的研究才有了前所未有的动力。在这最近的几十年时间里液晶显示器有了长足的进步，目前液晶显示器已是整个领域中的佼佼者，只要稍加留意，不难发现市场上用液晶显示器的仪器仪表、计算器、计算机、彩色电视机等不仅品种越来越多，而且显示品质亦越来越高，价格越来越便宜。
目前，各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器，现在已开发出的各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双(多) 稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等。而在液晶显示中，开发最成功、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。按照液晶显示模式，常见向列相显示就有TN(扭曲向列相) 模式、HTN(高扭曲向列相) 模式、STN(超扭曲向列相) 模式、TFT(薄膜晶体管) 模式等。其中TFT 模式是近10年发展最快的显示模式。韩国三星电子公司开发出了用于便携式电器的世界最薄液晶显示板。这种液晶显示板厚度只有0.82毫米，相当于一张信用卡那么厚。
四、液晶高分子材料存在的主要问题
从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。目前对它的研究仍处于较低的水平，理论研究较狭隘，液晶高分子尚存一些缺点，这些都有待于进一步的改进，液晶高分子材料整体上存在的一些普遍的问题。
(1)价格高
作为功能材料，液晶高分子具有很多突出的优点，目前阻碍液晶高分子应用研究的主要因素是价格较昂贵，其主要原因是单体和溶剂成本高，所以对液晶高分子合成工业界而言，今后寻找相对较便宜的原料是头等大事。随着研究的进展，生产规模的扩大及合成工艺的改进，可望逐步解决。
(2)工艺复杂, 研究水平低
国外：Flory 等用格子模型理论，Bosch 等用分子理论方法高分子液晶的行为进行了探讨。在工业上进入90年代，液晶高分子以前所未有的惊人速度发展，美、日、欧洲等国家和地区竞相致力于液晶高分子的开发与工业生产，新的品种和应用领域不断扩大。