Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов

О П 4": А Н-И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Сокээ СоветскихСоциалистическихРеспублик1 731355 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(28) Приоритет Опубликовано 30,04,80. Бюллетень %16 но делам изобретений и открытий(53) УДК 548.137 (088.8) Дата опубликования описания 30.04,80(71) Заявитель Всесоюзный заочный машиностроительный институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВРАЩАТЕЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВИзобретение относится к физико-химическим измерениям и может быть использовано в приборостроении, химической, электронной, часовой промышленности и в практике научных исследований. Известен оптический способ определениякоэффициента вращательной вязкости жидкихкристаллов, основанный на измерении характеристического времени релаксации смещенияинтерференционной картины, полученной врезультате прохождения света через жидкийкристалл, помещенный между стекляннымипластинками, создающими ориентацию длинных осей молекул параллельно поверхностямпластинок, при выключении магнитного поля,первоначально направленного перпендикулярно длинным осям молекул в плоскости пластинок. Смешение интерференционной картинывозникает в результате возвращения отклоненных на некоторый угол под действиеммагнитного поля молекул жидкого кристаллак ориентации, заданной поверхностями пластинок 11,2В известном способе определения коэффи. циента вращательной вязкости возникают 1 руц. ности, вызванные необходимостью измерять малые углы смещения интерференционной картины, так как при больших отклонениях молекул наблюдается не одно время релаксации. Существенное влияние на результа 1 из. мерения оказывают граничные эффекты, которые трудно контролировать.Известен способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов (21, включающий вращение магнита относительно камеры с находящимся в ней исследуемым жидким кристаллом. При вращении магнита на жидкий кристалл дейс 1 вует вращающий момент, определяемый по углу закручивания кварцевой нити, на которой подве. шена камера. Коэффициент вращательной вязкости определяют по формулеМ С (-а О)б 1=Р= т- коэффициент врашательной вяз.кости;- вращаюший момент;сгэ угловдя скоросгь вращения мггггигного поля;С постоянная кручения кварцевойнии;а( - угол здкручивдния нити без мдгнигного поля (нулевое положение)о( - угол закручивания нити при вра.щении магнитного поля.Этог способ не устраняет влияния грацичньгх эффектов ввиду малого объем;г исследуемого венгесдвд (капилляр), имеются также конструк. тивныс трудности подвесд кдмсры с жидким крис 1 дллом нд кварцевой нити, Конвективггые потоки воэдухд при гермостатировднии, вибрации при врдгдгении магнита, необходимость определения постоянной кручения нити ухуд. шдюг чувствительность и затрудняют процесс измерения, Ограничен диапазон угловых ско. ростей вращения магнита, так как вследствие неоднородности магнитного поля и отступлений от осевой симметрии в форме камеры при определенных скоростях вращения магнита возможны вращательные качания камеры; имеются трудности в определении нулевого поло. жения угла закручивания нити в результате . его смешения в сторону вращения магнита относительно положения в покоящемся магните.Цель изобретения - уменьшение влияния грдничных эффектов, повышение чувствитель. ности, надежности и точности измерений, рдсцгирение диапазона угловых скоростей врд. щения магнита.Указанная цель достигается тем, что в способе определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, включающем вращение магнита относительно камеры с находящимся в ней жидким кристаллом, через неподвижно укрепленную камеру с жидким кристаллом пропускают ультразвуковые импульсы в плоскости, перпендикулярной оси вращения магнита, детектирунп принятые им. пульсы, усиливают и определяю 1 сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и детек. тором с помощью регистрации (например, нд ленте самописца) отметок направления вектора магнитной индукции и возникающими вследствие анизотропии коэффициента поглощения ультразвука экстремальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов.При вращении вектора магнитной индукции детектор вращается с запаздыванием по фазе таким, что момент тренияЖ и магнит.ный момент -ьхВ 262 руравновешиваются, Исследования угловой зависимости скорости и коэффициента поглощения ультра. звука в ориентированных статическим магнитным полем жидких кристаллов, когда вектор 731355мдггггг 1 ггой шщукнии и дсдек 1 ор совпадают,покдзыВдю 1 наличие днизотрОпии, прояВляюцю.еся в гом, что ультрдзвуковые параметры (вчастности, коэффиииеггт поглощения) имеютмдксимдльные значения в случае распрострд.нения ультразвуковых импульсов параллельнодетектору и минимальные в случае перпендикулярной ориентации. Отсюда следуе 1, что воврагцающемся магнитном поле отклонение 10 экстремальных значений анизотропии от направления вектора магнитной индукции определяет сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и детектором, а следовдтельно, и вращательную вязкость, определяемую по формуле 15 (в системе СГС)ьх В З .гг г 8Ь 2- дниэотропия диамагнитной восприимчивости (табличное значение);Ьиндукция магнитного поля;Я - сдвиг фдз между вектором магнитной индукции и детектором;/О - магнитная проницаемость,25 На чертеже представлена блок-схема установки, позволяющей реализовать предлагаемыйспособ.Ультразвуковой способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких крисЗ 0 тдллов включает вращение установленногона вращающейся платформе 1 магнита 2 относительно неподвижной камеры 3 с жидкимкристаллом 4, по которому распространяютсяультразвуковые импульсы, создаваемые излуЗ 5 чающим пьезоэлементом 5 с помощью генератора импульсов 6, и регистрацию (например,самописцем 7) принятых приемным пьезоэлементом 8, продетектированных детектором9, усиленных усилителем 10 постоянного тока40 ультразвуковых импульсов вместе с отметкаминаправления вектора магнитной индукции; создаваемые отметчиком 11.При вращении магнита 2 вследствие анизотропии коэффициента поглощения ультразву.45 ка величина поступающих на приемныйпьезоэлемент 8 ультразвуковых импульсов изменяется, достигая максимальных и минимальныхзначений. Сдвиг фаз между вектором магнит ной индукции и детектором определяют от сме.0 щения (например, на ленте самописца) отметки направления вектора магнитной индукцииотносительно экстремальных значений амплитудультразвуковых импульсов.Способ апробирован на жидком крисаллеи-метоксибензилиден-и-н-бутиланилине(С,дН 25 ИО). Постоянный магнит индукцией3 кГс приводится во вращение с угловымискоростями от 0,5 до 36 град/с с помощьюустановки для проверки гидроприборов (1 ипа7313556чакцций вращение магнита о 1 носительно каме.ры с находящимся в ней исследуемым кристаллом, о т л и ч з го щ и й с я тем, что, сцелью повышения чувствительности и точностиюмерений, через неподвижно закрепленнуюкамеру с жидким кристаллом пропускаютультразвуковые импульсы в плоскости, пер.пендикулярной оси вращения магнита, детек.тируют принятые импульсы, усиливзют и опре.ап деляют сдвиг фаз между вектором магнитнойиндукции и детектором посрсдством регистрации отметок направления векаора магнитнойиндукции и экстремальных значений амплитудультразвуковых импульсов. Ц 11 ИИГИ Заказ 1496/21 Фи 1 гизл Г 1 ПП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 5У 11 Г -56) о 1 носи 1 ельно неподвижной камеры, . изготовленной из немагнитной нержавеющей стали (марки 1 Х 17 Е 113 М 2 Т) с жидким кристал лом, Расстояние между пьезоэлементами (типа 1 ПТ) основной частотой 3 мГц составляет 1 см (длина магнитной когерентности при величине индукции 3 кГс равна 10см). Возбуждение излучающего пьезоэлемента производится генератором прямоугольных импульсов (типа Г 5 - 15), детектирование и уси ление - ламповым вольтмегром (типа НЗ - 13) и регистрация - самописцем (регистратор ка. ротажный Н - 361). При вращении магнита в моменты перпендикулярной ориентации вектора магнитной индукции и направления распростра 5 пения ультразвуковых импульсов замыкаются контакты, соединенные с отметчиком самописца, Для контроля угловой скорости вращения мзгнита дополнительно создаются отметки, следующие через 1 мин от встроенного в само писец секундомера.Формула изобретенияСпособ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, вклюИсточники информации,принятые во внимзние при экспертизе 1. "Роуз, Яеч. Еетт", чо. 28, 1972, М 25,1629-1631. 2, "Роуз, 1 ест", чо 1, 36 А, 1971, У 3, 245 -246 1 прототип). Тираж 1019 Подписное