×åòâåðòàÿ ãëàâà

Четвертая глава диссертации посвящена изучению влияния деформации одноосного растяжения КПНЖК пленок на их структурные и электрооптические свойства [1-9].

В разделе 4.1 для серии образцов длиной 15 мм, шириной 5 мм, толщиной 25-40 мкм получены экспериментальные зависимости геометрических параметров капель НЖК и толщины композитной пленки от параметра относительного удлинения p=L/L₀ исследуемого (центрального) ее участка начальной длины L₀=5 мм. Капли нематика, имеющие исходную форму сплюснутых в плоскости пленки эллипсоидов (a₀=b₀; a₀/c₀=1.7), в процессе растяжения пленки вытягиваются так, что a>b>c. Биполярная конфигурация директора при этом сохраняется, поворачиваясь главной осью вдоль направления деформации как было показано в [9*]. При некоторой величине p оси биполярной конфигурации во всем ансамбле капель ориентированы преимущественно в направление растяжения в плоскости пленки. Экспериментальные данные для разных капель с хорошей точностью апроксимируются выражениями:

(7)

В разделе 4.2. измерены характеристики светопропускания КПНЖК пленок для излучения, поляризованного параллельно и перпендикулярно направлению их ориентации. В исходном состоянии (p=1) данные зависимости совпадают, при p>1 происходит расщепление поляризованных компонент светопропускания (рис.6, сплошные линии), которое растет с увеличением деформации образца. Анизотропия светопропускания таких пленок плавно уменьшается с ростом напряжения (рис.6, штриховая линия), что указывает на возможность их использования в качестве электроуправляемых поляризаторов света. В случае монослойных образцов с крупными каплями нематика при растяжении отмечается уменьшение числа осцилляций на кривых светопропускания, связанное с уменьшением поперечной оси капель c, определяющей величину фазовой задержки света в НЖК.

Рис.6. Зависимости пропускания поляризованных компонент света и их отношения от величины управляющего напряжения. Толщина образца 60 мкм, капли нематика расположены многослойно и имеют средние размеры a=8 мкм, b=4 мкм.

Также с растяжением КПНЖК пленки увеличиваются пороговые параметры характеристик светопропускания - поле насыщения и пороговое поле, которое более подробно описывается в разделе 4.3. Здесь представлена зависимость (рис.7) порогового поля переориентации E_c капель нематика разных диаметров от параметра их анизометрии l=a/c, определенного с использованием соотношений (7). Во всем диапазоне l величина порогового поля зависит от D, что отражает обратно пропорциональную зависимость E_c от диаметра капель [3*].

Рис.7. Зависимости величины порогового поля переориентации капель НЖК от параметра их анизометрии. (), (^_____) - результаты расчета для капель диаметром 24 мкм по формулам (8) и (9) соответственно.

Для сферических капель (l=1) проведен расчет порогового поля по формуле (3), но с учетом поправки на действующее поле внутри капли в виде, характерном для плоскопараллельных слоев диэлектриков. То есть, для определения порогового поля в центре капли с поперечной осью c=d_lc, находящейся в композитной пленке толщиной d использовалось соотношение:

(8)

где d_p=d-d_lc, а в качестве была взята .

Для оценки порогового поля в случае вытянутых капель (линия на рис.7) использовалась формула (1). При этом, эллипсоидальная капля моделировалась прямоугольной полостью равного объема с отношением между длинами ребер d_x:d_y:d_z равным соотношению между главными осями эллипсоида a:b:c. Тогда (1) с учетом (8) перепишется в виде:

(9)

Во всех расчетах использовались значения: К=(К₁₁+К₂₂+К₃₃)/3, К₁₁=6.2x10^-12 Н, К₂₂=3.1x10^-12 Н, К₃₃=8.3x10^-12 Н [10*], =11.8 [11*] и экспериментально измеренное отношение = 1.46. Как видно из рис.7, результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными.