液晶的類別
隨著人們對(duì)液晶的逐漸了解，發(fā)現(xiàn)液晶物質(zhì)基本上都是有機(jī)化合物，現(xiàn)有的有機(jī)化合物中每200種中就有一種具有液晶相。
從成分和出現(xiàn)液晶相的物理?xiàng)l件來看，液晶可以分為熱致液晶和溶致液晶兩大類。把某些有機(jī)物加熱溶解，由于加熱破壞結(jié)晶晶格而形成的液晶稱為熱致液晶，就是如前面所說由于溫度變化而出現(xiàn)的液晶相。把某些有機(jī)物放在一定的溶劑中，由于溶劑破壞結(jié)晶晶格而形成的液晶稱為溶致液晶，它是由于溶液濃度發(fā)生變化而出現(xiàn)的液晶相，*常見的有肥皂水等。目前用于顯示的液晶材料基本上都是熱致液晶，而生物系統(tǒng)中則存在大量溶致液晶。目前發(fā)現(xiàn)的液晶物質(zhì)已有近萬種。構(gòu)成液晶物質(zhì)的分子，大體上呈細(xì)長棒狀或扁平片狀，并且在每種液晶相中形成特殊排列。
由桿形分子形成的液晶，其液晶相共有三大類：近晶相（Smectic liquid crystals）、向列相（Nematic liquid crystals）和膽甾相（Cholesteric liquid crystals）。Smectic由希臘語而來，是肥皂狀之意，因這種類型的液晶在濃肥皂水溶液中，都顯示特有的偏光顯微鏡像，因而命名為皂相。分子分層排列，有同一方向，比較接近晶體，故譯近晶相。Nematic也是由希臘語而來，是絲狀之意，因這種液晶的薄層在偏光顯微鏡下觀察時(shí)，呈現(xiàn)絲狀型織構(gòu)，故稱之為絲相。分子位置雜亂，但方向大致一致，故譯向列相。膽甾相液晶則是由于此種液晶*早是從膽甾醇類物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的，故稱之為膽甾相。
近晶相液晶是由棒狀或條狀分子組成，分子排列成層，層內(nèi)分子長軸相互平行，其方向可以垂直于層面，或與層面成傾斜排列。因分子排列整齊，其規(guī)整性接近晶體，具有二維有序性。分子質(zhì)心位置在層內(nèi)無序，可以自由平移，從而有流動(dòng)性，但粘滯系數(shù)很大。分子可以前后、左右滑動(dòng)，但不能在上下層之間移動(dòng)。因?yàn)樗母叨扔行蛐?，近晶相?jīng)常出現(xiàn)在較低溫度范圍內(nèi)。
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| 近晶相液晶分子排列 |
向列相液晶的棒狀分子也仍然保持著與分子軸方向平行的排列狀態(tài)，但沒有近晶相液晶中那種層狀結(jié)構(gòu)。向列相中分子的重心混亂無序，但分子（桿）的指向矢n大體一致，如圖1-1-8所示。圖中故意用完全對(duì)稱的桿來代表分子，即桿不是一頭尖，一頭圓，沒有n與-n區(qū)分。這個(gè)等價(jià)性是向列相液晶與其他液晶（如近晶相）的一個(gè)基本特性。而向列相分子指向矢的有序排列，卻使向列相物質(zhì)的光學(xué)與電學(xué)性質(zhì)，即折射系數(shù)與介電常數(shù)，沿著及垂直于這個(gè)有序排列的方向而不同。正是由于向列相液晶在光學(xué)上顯示正的雙折射性的單軸性與電學(xué)上的介電常數(shù)各向異性，使得用電來控制光學(xué)性能，或液晶顯示成為了可能。
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| 向列相液晶分子排列 |
此外，與近晶相液晶相比，向列液晶的粘度小，富于流動(dòng)性。產(chǎn)生這種流動(dòng)性的原因，主要是由于向列相液晶各個(gè)分子容易順著長軸方向自由移動(dòng)。事實(shí)上不少向列相液晶的粘滯系數(shù)只是水的粘滯系數(shù)的數(shù)倍。向列相液晶分子的排列和運(yùn)動(dòng)比較自由，對(duì)外界作用相當(dāng)敏感，因而應(yīng)用廣泛。目前液晶顯示器，例如扭曲向列相液晶顯示器、超扭曲向列相液晶顯示器等所用的液晶材料均屬向列相液晶材料。
膽甾醇經(jīng)脂化或鹵素取代后，呈現(xiàn)液晶相，稱此為膽甾相液晶。這類液晶分子呈扁平形狀，排列成層，層內(nèi)分子相互平行。不同層的分子長軸方向稍有變化，沿層的法線方向排列成螺旋結(jié)構(gòu)。
液晶分子 指向矢
當(dāng)不同的分子長軸排列沿螺方向經(jīng)歷360°的變化后，又回到初始取向，這個(gè)周期性的層間距離稱為膽甾相液晶的螺距（P）。膽甾相實(shí)際上是向列相的一種畸變狀態(tài)。
