不同温度下液晶5CB的磁矩研究

何景婷

(太原工业学院,山西太原 030008)

不同温度下液晶5CB的磁矩研究

何景婷

(太原工业学院,山西太原 030008)

液晶5CB,一种典型的向列相热致液晶。分子式中具有芳香环,因而具有抗磁性。由于在不同温度下,液晶5CB具有不同的相,本文将分析不同相的液晶在变化的磁场作用下磁矩的变化规律。

液晶5CB;磁矩;向列相

当物质置于外磁场中,在磁场作用下就会被磁化,我们通常用感生磁矩[1](简称磁矩)来度量物质被磁化的强度.在磁场作用下,当磁矩方向与磁场一致时,表现为顺磁性,当磁矩方向与磁场方向相反时,表现为抗磁性.本实验中采用的材料是液晶5CB,其分子式中含有芳香环[2],观察液晶在不同温度(即不同相)下,其磁矩随磁场的变化情况.

1 实验前准备

待测样品:液晶5CB。实验容器:直径约2 mm,长约4mm的圆柱形塑料管。实验操作:用吸管将液晶5CB吸入塑料管中.封口时采用AB胶。实验仪器:振动样品磁强计。

2 实验过程及结果分析

在相同强度的磁场作用下,改变液晶5CB环境温度,观察其磁化强度随磁场变化的情况。

当磁场强度为15000(G)并控制液晶5CB温度为288k,295k,305k,326k,340k。其中288k, 295k属于液晶晶体相温度,305k属于液晶的液晶相温度326k,340k属于液晶的各向同性相[3]温度。实验结果如图1所示。

由图1可得出不同温度下(即不同相)液晶5CB的磁矩方向与磁场方向为反向,即液晶5CB表现出抗磁性,当温度为305k时,即液晶5CB处于向列相时,磁矩达到最大值-0.000 5(emu)。

图1 磁场强度1500(G)不同温度下磁化曲线

调节磁场强度为-15000(G)并控制液晶5CB温度为288k,295k,305k,326k,340k。其中288k, 295k属于液晶5CB晶体相温度,305k属于液晶的液晶相温度,326k,340k属于液晶的各向同性相温度。实验结果如图2所示。

由图2可得出不同温度下的液晶5CB的磁矩方向与磁场方向为反向,当温度为305k时,即液晶5CB的向列相温度,磁矩达到最大值0.000 58(emu)。

当外加磁场强度从500~20 000(高斯)变化时,观察温度处于288K,305K,326K时,液晶5CB磁化规律。

图2 磁场强度-1500(G)不同温度下磁化曲线

由图3可得,磁场强度由500→20 000(高斯)变化时,温度为288K液晶5CB磁化强度变化规律为:当磁场强度由5 000(G)-7500(G)-8000 (G)-8700(G)变化时,液晶5CB磁矩变化规律为0.0002(emu)-0.0002(emu)-0.00015(emu)-0. 00006(emu),表现为一定的顺磁性[4],当磁场强度满足以下变化规律 12500(G)-13750-15000 (G)-16250(G)-17500(G)-18750(G)-20000(G),液晶5CB磁矩从零逐渐反向增大,当磁场强度为20000(G)时,磁矩达到-0.00068(emu)。

图3 不同温度下液晶5CB磁化曲线

温度为305K液晶5CB磁化强度变化规律为:当磁场强度由5000(G)-7500(G)变化时,液晶 5CB[5-6]磁 矩 变 化 规 律 为 0.00015 (emu)-0.0001,表现为一定的顺磁性,当磁场强度满足以下变化规律8000(G)-8700(G)-12500 (G)-13750-15000(G)-16250(G)-17500(G)-18750(G)-20000(G),液晶5CB磁矩从零逐渐反向增大,当磁场强度为20000(G)时,磁矩达到-0. 0007(emu)。

温度为326K液晶5CB磁化强度[7-9]变化规律为:当磁场强度由 5000(G)-7500(G)-8000 (G)-8700(G)变化时,液晶5CB磁矩变化规律为0.0001(emu)-0.00008(emu)-0.00008(emu)-0,表现为一定的顺磁性,当磁场强度满足以下变化8700(G)-12500(G)-13750(G)-15000(G)-16250 (G)-17500(G)-18750(G)-20000(G),液晶5CB磁矩从零逐渐反向增大,当磁场强度为20000 (G)时,磁矩达到-0.00068(emu)。

分析三种温度下,即液晶不同状态下磁矩随磁场不同变化规律,得出:(1)共同点,磁场强度在5000(G)-8000(G)都表现出一定的顺磁性,即液晶5CB在晶体相,向列相,各向同性相时,当磁场强度不太大时,磁场变化时,磁矩发生一定的偏转且表现出一定的顺磁性;(2)不同点,温度为288K(晶体相),磁场强度12500(G),液晶5CB磁矩开始反向增加,温度305K(向列相),磁场强度8000(G),液晶5CB磁矩开始反向增加,温度为326K,磁场强度8700(G),液晶5CB磁矩开始反向增加.表现出抗磁性,即当液晶5CB处于向列相时,表现其抗磁性所需的磁场强度最小。当磁场强度达到20000(G)时,液晶5CB不同状态下的磁矩为:晶体相,-0.00063(emu)。向列相,-0.0007(emu)。各向同性相,-0.00053 (emu)。从而得出液晶5CB处于向列相时磁矩变化明显。

2 结 论

在外加磁场作用下,液晶5CB分子磁矩会产生偏转,液晶5CB分子结构中含有芳香环,故其磁矩方向与外磁场方向相反,表现出抗磁性,在不同温度下液晶5CB磁化强度不同,在同等强度外磁场下液晶5CB处于向列相时磁化更明显。

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Study on M agnetic M oment of Liquid Crystal 5CB at Different Tem peratures

HE Jing-ting
(Taiyuan Institute of Technology,Shanxi Taiyuan 30008)

Liquid crystal 5CB,a typical nematic liquid crystal.Because of the aromatic ring in themolecule,it has antimagnetic properties.Due to the different temperature,the liquid crystal 5CB has different phase,this paper will analyze the change of themagnetic moment of the liquid crystal in the changingmagnetic field.

liquid crystal 5CB;Magnetic moment;nematic phase

O 63

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.005.021

1007-2934(2015)05-0073-03

2015-02-28