液晶5CB的磁性研究

何景婷

(太原工业学院理学系，山西太原030008)

液晶5CB的磁性研究

何景婷

(太原工业学院理学系，山西太原030008)

所有的物质在外磁场作用下，都会产生磁化。本文研究液晶5CB在不同温度下磁化强度随磁场强度的变化，并通过实验观察得出液晶5CB具有抗磁性。

液晶5CB；抗磁性；磁化强度

在外磁场作用下，物质会被磁化，被磁化的物质会表现出不同的磁性，通常把其分为抗磁性、顺磁性和铁磁性这三大类。实验中采用的材料是液晶5CB(向列相热致液晶,熔点24℃，清亮点35.5℃，室温下为液态)其分子式为含有芳香环。把液晶5CB置于外磁场中，观察其磁性。

1 样品制备

在室温下将液晶5CB置于口径约1 mm，长约3 mm的塑料管中，并用AB胶将其封口。

2 实验装置

本实验所采用的装置是：振动样品磁强计，如图1所示。可测试各种形态磁性样品（尺寸小于5 mm）的初始磁化曲线、磁滞回线等性质。

图1 振动样品磁强计

3 实验及结果分析

研究液晶5CB在不同温度下磁化强度随磁场强度的变化，分别控制温度为294 K(液晶相)，300 K(向列相)，323 K(各向同性相)。外加磁场磁感应强度按如下规律变化:0®23 000®-23 000®0(高斯)。以此，测量液晶5CB磁化曲线。

由于一般塑料具有一定的抗磁性[1]，单独测量了装样品的塑料管及封口AB胶的磁化曲线，见图2。从测试结果可以看出，装样品的塑料管及封口AB胶有很弱的抗磁性，并且与外加磁场基本呈线性关系，即磁化率[2]是常数。

图2 塑料管磁化曲线

图3是5CB处于熔点以下温度状态的磁化曲线[3]；图4所示是5CB处于向列相的磁化曲线；图5则是5CB处于各向同性状态时的磁化曲线。此三条磁化曲线均已扣除掉塑料管及封口AB胶的影响。

图3显示，在熔点温度（24℃）以下，5CB的磁化曲线有同塑料管的磁化曲线相同的特点：磁场增强与减弱的磁化过程曲线基本重合，磁化强度与外加磁场基本呈线性关系，仅仅在-1000～1000高斯磁感应强度[4]范围内，5CB的磁化规律显示出弱顺磁性。

图3 Tem=294k时液晶磁化曲线

图4 Tem=300k液晶5CB磁化强度

图4所示是液晶5CB处于向列相即液晶相温度（35.5℃）以下的磁化曲线，与熔点温度以下的5CB磁化曲线（图2）有两个明显差异。其一是磁场增强与减弱的磁化过程曲线基本不重合；其二是平均磁矩[5]增加约20%。磁感应强度在-2000～2000高斯范围内时，5CB的磁化规律显示出弱顺磁性。根据前述液晶磁性理论，5CB分子具有抗磁性。当外加磁场较弱时，5CB分子磁矩在磁场作用下会产生微小偏转，分子部分被磁化，因而表现出弱顺磁性。当外加磁场增加到某个临界值BC后，较多的5CB分子长轴将趋向于平行于外磁场方向排列，整体表现出抗磁性。此后，在磁场减弱的过程中，由于分子排列的有序度较高，更容易随磁场的减弱朝向无序排列变化，因而磁矩变化较大。当磁场方向改变，并且达到较大值时，磁矩方向也应发生变化，应该变为正值，而实验结果表明整体磁矩方向没有改变，这是由于液晶盒的锚定[6]作用。显然，如果把零磁矩横轴下移至磁化曲线与纵轴交点位置，得到的就是一条无锚定作用的磁化曲线。5CB各向同性相的磁化曲线也显示出与液晶相类似的磁化特征，当磁场较弱时（-1000～5000高斯），从图5可以看出液晶5CB表现出了顺磁性的特点。随着磁场强度的增加，液晶5CB表现出了抗磁性，且随着磁场强度的增加，磁化强度逐渐增强。当磁场强度反向增加时，起初液晶5CB表现出一定的顺磁性，随着反向磁场的增强，液晶5CB表现出了抗磁性，且磁化强度增强。

图5 Tem=300K液晶5CB无锚定作用的磁化曲线

图6 Tem=323K液晶5CB磁化曲线

从理论上说，典型的向列相液晶具有抗磁性[7]，液晶在磁场中的感应磁矩和外加磁场的方向是相反的，从而表现出抗磁性的特点。向列相液晶可以在磁场中有序排列，但是通常需要很强的磁场。

从以上实验结果分析可知，液晶5CB具有抗磁性的性质。

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[7]张志东，范志新，黄锡抿.磁场作用下向列型液晶中的分子取向短程关联[J].原子与分子物理学报，1997，14(03):400-406.

〔责任编辑 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，硕士，助教，研究方向：新型材料的物性。