УДК 548.0:532.783

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ НА НИЗКОЧАСТОТНУЮ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПОЛЯРИЗАЦИЮ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА 4–ЦИАНОФЕНИЛОВЫЙ ЭФИР 4’–Н–ОКТИЛОКСИ-БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ

Злыгостев Антон Викторович1, Маллабоев Умарджон Маллабоевич2
1Тюменский государственный университет (филиал в г. Тобольске), Магистрант кафедры физики, математики и методики преподавания
2Тюменский государственный университет (филиал в г. Тобольске), Доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики, математики и методики преподавания

Аннотация
 В данной работе рассматриваются низкочастотные дисперсии и  для одного положительно анизотропного ЖК в диапазоне частот 10110Гц в мезофазе и изотропно-жидкой фазе. Обнаружен рост составляющих диэлектрических проницаемостей  и  в мезофазе и  в изотропной фазе с понижением частоты электрического поля. Полученные экспериментальные результаты показывает, что в области низких частот рост величин  и  непосредственно зависят от собственной электропроводности ЖК и температуры. Установлено: рост  и  сопровождается потерями проводимости  и , значение которых также зависят от собственной электропроводности ЖК.

Ключевые слова: анизотропия диэлектрической проницаемости, Диэлектрическая поляризация, низкочастотная дисперсия, собственная проводимость


THE EFFECT OF ELECTRICAL CONDUCTIVITY ON THE LOW-FREQUENCY DIELECTRIC POLARIZATION OF LIQUID CRYSTAL 4-CYANO PHENYLETHER 4’-N-OCTYLOXY-BENZOIC ACID

Zlygostev Anton Victorovich1, Mallaboev Umardzhon Mallaboevich2
1Tyumen state University (branch in the city of Tobolsk), Master of the Department of Physic, Mathematics and teaching methods
2Tyumen state University (branch in the city of Tobolsk), Doctor of Physical and mathematical science, Professor of the Department of Physic, and teaching methods

Abstract
This article reviews low-frequency dispersion of and  for one positive anisotropic liquid crystal in the frequency range of 101 105 Hz in the mesophase and isothropic – liquid phase. The growth of compounds of dielectric constants of  and in mesophase and  in is optical phase witch decrease of electric field frequency. The experimental results show that the increase of quanties  and  low frequencies directly depends on the intrinsic electrical conductivity of liquid crystals and the temperature. We determined that the growth ef  and  is accompanied by conduction loss of  and  the value of which depends on in intrinsic electrical conductivity of liquid crystal as well.

Keywords: dielectric polarization, intrinsic conductivity, low-frequency dispersion, the anisotropy of the dielectric constant


Рубрика: 02.00.00 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Злыгостев А.В., Маллабоев У.М. Влияние электропроводности на низкочастотную диэлектрическую поляризацию жидкого кристалла 4–цианофениловый эфир 4’–н–октилокси-бензойной кислоты // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/06/54825 (дата обращения: 19.11.2016).

Изучение механизма диэлектрической поляризации жидких кристаллов (ЖК) в низкочастотном диапазоне имеет большой научный и практический интерес в связи с широким применением их в различных областях науки и техники. Диэлектрические параметры жидких кристаллов, связанные с дебаевскими релаксационными процессами, довольно подробно исследованы. Что касается потерь, связанных с электропроводностью при низких частотах электрического поля, то его влияние на низкочастотную диэлектрическую поляризацию требует специального анализа и изучения. 
При низких частотах, когда  мы имеем дело с собственной электропроводностью образца. С понижением частоты электрического поля, начиная с некоторой частоты, эффективные значения действительной  и мнимой   частей диэлектрических проницаемостей возрастают. Диэлектрические потери   при этом становятся равными потерям за счет собственной проводимости. Поэтому удельная электропроводность является основным параметром, характеризующим диэлектрические свойства ЖК. Для измерения собственной электропроводности мезоморфных веществ в ориентированном и неориентированном состояниях существуют несколько методов. Эти методы основаны на измерении тока, проходящего через вещество, с помощью интегрирующего электрометрического усилителя, а также мостовые методы [1, с. 66]. Измерение  в ориентированном состоянии производится с помощью металлической ячейки, выполненной в виде плоского конденсатора с обкладками из коррозионностойкого материала. Расстояние между электродами не может быть слишком малым, так как при электродных областях образуются двойные электрические слои, которые искажают истинные значения . Объем ячейки выбирают исходя из соображений экономии изучаемого жидкого кристалла. Разработанная нами методика и сконструированная измерительная ячейка, которые описаны [2, с. 99], вполне отвечают вышеуказанным требованиям для измерения электропроводности жидких кристаллов. 
В настоящей работе изучены низкочастотные дисперсии  и  для положительно анизотропного ЖК в диапазоне частот 10110Гц в мезофазе и изотропно-жидкой фазе. По данным вычислялась собственная электропроводность ЖК, как функция частоты электрического поля (табл. 1).
, (Омсм)–1.

Таблица 1. Химическое название, температуры фазового перехода и электропроводность в направлении параллельной оптической оси  исследованного ЖК 
Химическое название
t, C фаз. пер.
Кр.- Нем.- Из.
t, С
, См/м
t, С
,См/м
4–цианофениловый эфир 4’–н–октилокси-бензойной кислоты
72,0 – 85,5
74,0
4,110–9
80,0
8,2510–9
Из табл.1 видно, что электропроводность изученного ЖК в зависимости от температуры изменяется. Диапазон изменения значений собственной электропроводности определяется степенью чистоты вещества, так как в зависимости от способа химического синтеза ЖК содержат в себе следы – остатки органических веществ.

В общем случае диэлектрические потери   складываются из потерь, связанных с собственной электропроводностью образца
 , и потерь при дипольной релаксации  
На рис. 1 и 2 представлены зависимости  и  от частоты при двух температурах существования мезофазы и изотропной фазы для исследованного ЖК. Из приведенных кривых видно, что диэлектрическая проницаемость ЖК, когда , имеет равновесные значения. Далее с понижением частоты электрического поля обнаружен рост составляющей диэлектрических проницаемостей и  в мезофазе (в качестве примера на рис.1 приведено для  и ), а также  в изотропной фазе (рис.2). Приведенные кривые показывают, что рост и  при низких температурах начинается при более низких частотах. С увеличением температуры мезоморфного образца частота, при которой начинается рост  и , смещается в область более высоких частот. Это связано с тем, что при низких температурах значение электропроводности мало и поэтому его влияние на частотный ход кривой  и  значительно меньше, чем при высоких температурах. При этом рост  и  сопровождается потерями проводимости  и , значение которых также зависят от собственной электропроводности ЖК. 
Таким образом, результаты исследования показывают, что ширина интервала равновесных значений диэлектрической проницаемости жидких кристаллов в переменном электрическом поле непосредственно зависит от величины собственной электропроводности [3, с. 37]. 

Рис. 1. Зависимости eэфф и tgδ  от частоты в мезофазе при температуре 1-74°C; 2-83°C.

Рис. 2.  Зависимости eэфф и tgδ  от частоты в изотропной фазе при температуре –  86°C

Метод, предложенный в работе [4, с.45] позволяет исключить влияние сквозной проводимости на диэлектрическую проницаемость. Согласно этому методу построение зависимости действительной части диэлектрической проницаемости  от  показывает, что рост  связан только с влиянием сквозной проводимости, и позволяет определить равновесное значение диэлектрической проницаемости в мезофазе и изотропно жидкой фазе.

Рис. 3. Зависимости eэфф от в мезофазе  и изотропной фазе при температурах t, °С:  1,1′ – 74,0; 2,2′ – 83,0; 3 – 86,0.

В качестве примера на рис. 3 представлена зависимость  от  для ЖК в нематической ( и ) и изотропно-жидкой () фазах. Точка, где пересекается прямая с осью ординаты  дает равновесное значение диэлектрической проницаемости. Равновесные значения , полученные согласно методу [4, с. 57], достаточно хорошо совпадают со значениями, полученными при средних частотах электрического поля.


Библиографический список
  1. Клейман И.А. Жидкие кристаллы /Под ред. С.И. Жданова. М.: Химия. 1979.–С. 66–86.
  2. Молекулярные механизмы дипольной поляризации термотропных жидких кристаллов в радиочастотном диапазоне /Сабуров Б.С., Маллабоев У.М., Ковшик А.П., Рюмцев Е.И.// ДАН Тадж.ССР.–1987.–Т.30. –N 2.–С. 99–102.
  3. Saburov B.S., Mallaboev U.M., Tulloev H.T. Effect of electric conductivity on low frequency dielectric polarization of liquid crystal // European Conference on Liquid Crystals seinceand Technology. Zokopane (Poland).–1997. –P. 37.
  4. Sprokel G.J. Conductivity, Permittivity and the Electrode space–charge of Nematic Liquid Crystals. Part.II// Mol.Cryst. Liq. Cryst.–1974.–V.26.–N 1.–2.–P. 45–57.


Все статьи автора «Злыгостев Антон Викторович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация