液晶5CB的磁性研究

何景婷

(太原工業(yè)學(xué)院理學(xué)系，山西太原030008)

液晶5CB的磁性研究

何景婷

(太原工業(yè)學(xué)院理學(xué)系，山西太原030008)

所有的物質(zhì)在外磁場作用下，都會產(chǎn)生磁化。本文研究液晶5CB在不同溫度下磁化強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度的變化，并通過實(shí)驗(yàn)觀察得出液晶5CB具有抗磁性。

液晶5CB；抗磁性；磁化強(qiáng)度

在外磁場作用下，物質(zhì)會被磁化，被磁化的物質(zhì)會表現(xiàn)出不同的磁性，通常把其分為抗磁性、順磁性和鐵磁性這三大類。實(shí)驗(yàn)中采用的材料是液晶5CB(向列相熱致液晶,熔點(diǎn)24℃，清亮點(diǎn)35.5℃，室溫下為液態(tài))其分子式為含有芳香環(huán)。把液晶5CB置于外磁場中，觀察其磁性。

1 樣品制備

在室溫下將液晶5CB置于口徑約1 mm，長約3 mm的塑料管中，并用AB膠將其封口。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)所采用的裝置是：振動樣品磁強(qiáng)計(jì)，如圖1所示?？蓽y試各種形態(tài)磁性樣品（尺寸小于5 mm）的初始磁化曲線、磁滯回線等性質(zhì)。

圖1 振動樣品磁強(qiáng)計(jì)

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

研究液晶5CB在不同溫度下磁化強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度的變化，分別控制溫度為294 K(液晶相)，300 K(向列相)，323 K(各向同性相)。外加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度按如下規(guī)律變化:0?23 000?-23 000?0(高斯)。以此，測量液晶5CB磁化曲線。

由于一般塑料具有一定的抗磁性[1]，單獨(dú)測量了裝樣品的塑料管及封口AB膠的磁化曲線，見圖2。從測試結(jié)果可以看出，裝樣品的塑料管及封口AB膠有很弱的抗磁性，并且與外加磁場基本呈線性關(guān)系，即磁化率[2]是常數(shù)。

圖2 塑料管磁化曲線

圖3是5CB處于熔點(diǎn)以下溫度狀態(tài)的磁化曲線[3]；圖4所示是5CB處于向列相的磁化曲線；圖5則是5CB處于各向同性狀態(tài)時(shí)的磁化曲線。此三條磁化曲線均已扣除掉塑料管及封口AB膠的影響。

圖3顯示，在熔點(diǎn)溫度（24℃）以下，5CB的磁化曲線有同塑料管的磁化曲線相同的特點(diǎn)：磁場增強(qiáng)與減弱的磁化過程曲線基本重合，磁化強(qiáng)度與外加磁場基本呈線性關(guān)系，僅僅在-1000～1000高斯磁感應(yīng)強(qiáng)度[4]范圍內(nèi)，5CB的磁化規(guī)律顯示出弱順磁性。

圖3 Tem=294k時(shí)液晶磁化曲線

圖4 Tem=300k液晶5CB磁化強(qiáng)度

圖4所示是液晶5CB處于向列相即液晶相溫度（35.5℃）以下的磁化曲線，與熔點(diǎn)溫度以下的5CB磁化曲線（圖2）有兩個(gè)明顯差異。其一是磁場增強(qiáng)與減弱的磁化過程曲線基本不重合；其二是平均磁矩[5]增加約20%。磁感應(yīng)強(qiáng)度在-2000～2000高斯范圍內(nèi)時(shí)，5CB的磁化規(guī)律顯示出弱順磁性。根據(jù)前述液晶磁性理論，5CB分子具有抗磁性。當(dāng)外加磁場較弱時(shí)，5CB分子磁矩在磁場作用下會產(chǎn)生微小偏轉(zhuǎn)，分子部分被磁化，因而表現(xiàn)出弱順磁性。當(dāng)外加磁場增加到某個(gè)臨界值BC后，較多的5CB分子長軸將趨向于平行于外磁場方向排列，整體表現(xiàn)出抗磁性。此后，在磁場減弱的過程中，由于分子排列的有序度較高，更容易隨磁場的減弱朝向無序排列變化，因而磁矩變化較大。當(dāng)磁場方向改變，并且達(dá)到較大值時(shí)，磁矩方向也應(yīng)發(fā)生變化，應(yīng)該變?yōu)檎?，而?shí)驗(yàn)結(jié)果表明整體磁矩方向沒有改變，這是由于液晶盒的錨定[6]作用。顯然，如果把零磁矩橫軸下移至磁化曲線與縱軸交點(diǎn)位置，得到的就是一條無錨定作用的磁化曲線。5CB各向同性相的磁化曲線也顯示出與液晶相類似的磁化特征，當(dāng)磁場較弱時(shí)（-1000～5000高斯），從圖5可以看出液晶5CB表現(xiàn)出了順磁性的特點(diǎn)。隨著磁場強(qiáng)度的增加，液晶5CB表現(xiàn)出了抗磁性，且隨著磁場強(qiáng)度的增加，磁化強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)磁場強(qiáng)度反向增加時(shí)，起初液晶5CB表現(xiàn)出一定的順磁性，隨著反向磁場的增強(qiáng)，液晶5CB表現(xiàn)出了抗磁性，且磁化強(qiáng)度增強(qiáng)。

圖5 Tem=300K液晶5CB無錨定作用的磁化曲線

圖6 Tem=323K液晶5CB磁化曲線

從理論上說，典型的向列相液晶具有抗磁性[7]，液晶在磁場中的感應(yīng)磁矩和外加磁場的方向是相反的，從而表現(xiàn)出抗磁性的特點(diǎn)。向列相液晶可以在磁場中有序排列，但是通常需要很強(qiáng)的磁場。

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，液晶5CB具有抗磁性的性質(zhì)。

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〔責(zé)任編輯 高彩云〕

Studies on the Magnetic of Liquid Crystal 5CB

HE Jing-ting
(Department of Science,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan Sanxi,030008)

All of the materials under the action of external magnetic field will produce a magnetic.This paper studies the changes of magnetization of liquid crystal 5CB at different temperatures with the variation of magnetic field intensity,and proved that the liquid crystal 5CB has anti magnetic through experimental observation.

liquid crystal 5CB;diamagnetism;magnetization

O63

A

1674-0874(2015)03-0032-02

2015-04-10

何景婷(1984-)，女，山西大同人，碩士，助教，研究方向：新型材料的物性。