Հեղուկբյուրեղային էլաստոմեր
Հեղուկբյուրեղային էլաստոմերներ (անգլ․՝ Liquid Crystalline Elastomers), հեղուկբյուրեղային պոլիմերային թույլ կարված ցանցեր են։ Այսպիսի նյութերը միավորում են ռետինների առաձգական և հեղուկ բյուրեղների կողմնորոշումային հատկությունները։ Ի տարբերություն հեղուկների՝ դրանք ունեն շեղումնային լարվածությունը պահելու հատկություն՝ ինչպես սովորական էլաստոմերները, և, ի տարբերություն ռետինների՝ օժտված են նաև մեխանիկական և օպտիկական անիզոտրոպությամբ՝ ինչպես հեղուկ բյուրեղները։ Հեղուկ բյուրեղների նման՝ այս նյութերը օժտված են ինչպես մակրոսկոպական ոչ կողմնորոշված (բազմադոմենային միջավայր), այդպես էլ մակրոսկոպական կողմնորոշված (միադոմենային միջավայր) փուլերով։ Էլաստոմերների՝ այսպիսի հատկություններ ունենալու գաղափարը առաջին անգամ առաջ է քաշել դե Ժենը՝ դեռևս 1975 թվականին[1]։
Նմանատիպ նյութերի առաջին սինթեզը իրականացվել է գերմանացի քիմիկոս-օրգանիկ Հեյնո Ֆինկելմաննի գլխավորությամբ[2]։ Այս տիպի նյութերը ձևավորվում են` մեզոգենային մոլեկուլները պոլիմերային շղթայի կողքից կամ հիմնական շղթային թույլ կարելով։ Ռետինային կարված ցանցի առկայությունը, ինչպես պարզվել է, հեղուկ բյուրեղների փուլային վարքի վրա համեմատական քիչ ազդեցություն ունի։ Ստանդարտ նեմատիկ, խոլեստերիկ, սմեկտիկ–A և սմեկտիկ-C փուլերն ունեն իրենց էլաստոմերիկ կրկնօրինակները[3]։ Այս փուլերի առաձգական հատկությունները շատ խիստ կախված են այն հանգամանքից, թե հեղուկ բյուրեղի կարգը հաստատվել է կարելուց առաջ, թե հետո։ Հայտնի է, որ հեղուկբյուրեղային էլաստոմերների սինթեզի արդյունքում ստացվում են հիմնականում բազմադոմենային միջավայրեր։ Սակայն արտաքին դաշտերի ազդեցությամբ (արտաքին էլեկտրական, մագնիսական և մեխանիկական դաշտեր կամ մակերևութային երևույթներ) կարելի է ստանալ մակրոսկոպական կողմնորոշմամբ հեղուկբյուրեղային փուլ[4]։
Հատկություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Հեղուկբյուրեղային էլաստոմերները և պոլիմերները փորձարարական առումով դրսևորում են ավելի ուժեղ կարգավորվածություն, քան դրանց հեղուկ կրկնօրինակները։ Օրինակ, ի տարբերություն սովորական նեմատիկների, որոնք կաթնային են և, հետևաբար, ունեն տեսանելի լույսի ալիքի երկարության կարգի չափերով դոմեններ, էլաստոմեր նեմատիկները կարող են լինել թափանցիկ։ Դա կապ ունի այն բանի հետ, որ այսպիսի նյութերում կողմնորոշումային կարգը պահպանվում է մինչև միկրոնային չափերը, և կողմնորոշման ֆլուկտուացիան մոտ է զրոյի[5][6]։ Հեղուկբյուրեղային էլաստոմերները որոշակի արտաքին ազդեցությունների դեպքում (մեխանիկական, էլեկտրական, մագնիսական, լուսային, ջերմային և այլն) ունեն իրենց կառուցվածքը հակադարձելիորեն փոփոխելու հատկություն։
Հեղուկբյուրեղային էլաստոմերները օժտված են հեղուկ բյուրեղներին հատուկ օպտիկական հատկություններով։ Հայտնի է, որ միառանցք նեմատիկ հեղուկ բյուրեղի միջով լույսը տարածվում է այնպես, ինչպես միառանցք պինդ բյուրեղների միջով։ Չնայած միադոմեն նեմատիկ հեղուկբյուրեղային էլաստոմերները փափուկ առաձգական միջավայրեր են, այդուհանդերձ, պարզվում է, դրանք նույնպես օպտիկական տեսանկյունից դրսևորում են երկբեկող բյուրեղներին բնորոշ հատկություններ (օրինակ՝ խաչվող բևեռացուցիչների միջև տեղադրելու դեպքում դիտվում է լույսի անցում)[7]։
Կիրառություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Զուտ գիտական հետաքրքրությունից բացի՝ հեղուկբյուրեղային էլաստոմերներն ունեն կիրառության լայն հնարավորություն՝ սկսած միկրոմեխանիկական համակարգերից[8](ատոմաուժային միկրոսկոպներում, որպես միկրոֆլյուիդային համակարգերի փականներ, որպես ռոբոտների արհեստական մկաններ) մինչև շարժիչային համակարգեր[9] և որպես ակտիվ սմարթ մակերևույթներ, որոնք շրջապատին համապատասխան՝ կարող են փոխել իրենց հատկությունները[10]։
Կիրառության տեսակետից հատկապես հետաքրքրական են խոլեստերիկ հեղուկբյուրեղային էլաստոմերների ղեկավարելի ֆոտոնային արգելված գոտի ունեցող կառուցվածքները, որոնք հետազոտվում են ադապտիվ օպտիկայում կիրառությունների և մեխանիկական եղանակով ղեկավարվող լազերային գեներացման նպատակներով։ Մեկ այլ գրավիչ կիրառություն է փափուկ երկբեկող հեղուկբյուրեղային հիդրոգելների օգտագործումը՝ երկֆոկալ կոնտակտային ոսպնյակների պատրաստման համար[11]։
Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
- ↑ de Gennes PG (1975) Re´flexions sur un type de polyme`res ne´matiques. C R Acad Sci Ser B 281:101–103
- ↑ Finkelmann H, Kock H, Rehage G (1981) Investigations on LC polysiloxanes: 3. Liquid crystalline elastomers - a new type of liquid crystalline material. Makromol Chem Rapid Commun 2:317–322
- ↑ M. Warner and E. M. Terentjev, Liquid Crystal Elastomers, International Series of Monographs on Physics, Oxford University Press, Oxford (2003)
- ↑ Brömmel F., Kramer D., Finkelmann H. (2012) Preparation of Liquid Crystalline Elastomers. In: de Jeu W. (eds) Liquid Crystal Elastomers: Materials and Applications. Advances in Polymer Science, vol 250. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/12_2012_168
- ↑ P. D. Olmsted. J. Phys. II (France), 4, 2215(1994).
- ↑ X. Xing, R. Mukhopadhyay, T.C. Lubensky and L. Radzihovsky, Phys. Rev. E, 68, 021108 (2003).
- ↑ Palffy-Muhoray P. (2012) Liquid Crystal Elastomers and Light. In: de Jeu W. (eds) Liquid Crystal Elastomers: Materials and Applications. Advances in Polymer Science, vol 250. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/12_2011_165
- ↑ Selinger R., Mbanga B., Selinger J. In: Conf. Emerging Liq. Cryst. Technol. III, Chien LC (Ed.): San Jose, USA, (2008). 69110A
- ↑ Madden J., Vandesteeg N., Anquetil P. et al. IEEE Journal of Oceanic Engineering, (2004). 29(3), 706-728.
- ↑ Yang H., Buguin A., Taulemesse J., et al. J. Am. Chem.Soc., (2009). 131, 15000.
- ↑ Wim H. de Jeu Liquid Crystal Elastomers: Materials and Applications, New York: Springer, Jul 2. 2012. 240 pages.