home

Экспериментальное исследование теплофизических характеристик нематико-холестерических смесей

?
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК НЕМАТИКО-ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ СМЕСЕЙ
Д. Ю. Кулемина, В. Г. Гилев
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
614990, Пермь, Букирева, 15
Введение. Нематико-холестерические смеси (НХС) жидких кристаллов
(ЖК) – это растворы холестерических жидких кристаллов в нематическом
кристалле. Эти смеси обладают спиральной закрученностью своей структуры, и в зависимости от концентрации холестерика в нематике изменяются
параметры структуры [1–3]. Именно такие смеси могут быть использованы
для «управления» различными теплофизическими характеристиками ЖК
[4].
В настоящей работе проведено экспериментальное исследование теплофизических характеристик (температура фазовых переходов (ФП), теплоемкость и энтальпия ФП) НХС и установлены эмпирические зависимости, с
помощью которых можно прогнозировать эти свойства.
Объект исследования. Объектом исследования является нематикохолестерическая смесь. В качестве НЖК использован метоксибензилиденбутиланилин (МВВА), в качестве ХЖК – холестерил-пропионат (ХП). В работе исследовались смеси с массовым содержанием ХП: 5, 10, 15 и 20 процентов. Для приготовления раствора необходимой концентрации, массовая
добавка ХП рассчитывалась по формуле:
mi 1 ( i  i 1 )
mx 
1  i

(1)

где φi и φi-1 – концентрации нового и предыдущего растворов соответственно, mi-1 – масса предыдущего раствора, ∆mx – массовая добавка холестерика.
Затем порошок ХП засыпался в пробирку с МВВА или с предыдущим раствором, которая помещалась в рабочую полость ультразвуковой ванны с
температурой 50 – 60ºС, где перемешивалась до получения однородного
изотропного раствора. В день эксперимента НХС снова переводилась в состояние ИЖ и в таком виде помещалась в тигель.
Экспериментальная установка. Основу экспериментальной установки
составляет дифференциальный сканирующий калориметр DSC 204 F1 Phoenix (рис. 1). Прибор позволяет проводить классические ДСК- измерения, а
также измерения удельной теплоемкости конденсированных сред в интервале температур от -180 до 700 °С с погрешностью в среднем ±3%. Рисунок 2 иллюстрирует принцип работы прибора. Тигель с образцом и тигель с
эталоном помещаются на нагреватели прибора. С помощью программного
обеспечения задается скорость изменения температуры. Программа следит
за тем, чтобы скорость нагревания была абсолютно одинаковой в течение
всего эксперимента так, чтобы два разных тигля нагревались точно с одина43