晶体班上的“个别生”

晶体班上的“个别生”——液晶

“晶体班”上新近来了一位“个别生”，它的名字叫“液晶”。说它个别，是因班上的其他成员都是固态晶体，唯独它是液态，能够流动。但它又不同于普通液态，普通物质处于液态时，构成物质的微粒由于热运动而取向随意分布，完全无序；但液晶虽为液态，其分子却沿其长轴方向作“长距离”的有序排列，因而液晶在介电常数、折射率、磁化率、导电率等光、电性质方面都很像晶体，且表现出晶态特有的各向异性等。确切地说，液晶是介于晶态和液态之间的一种中间状态，因此将它列为“晶体班”上的“个别生”是恰如其分的。

具有液晶性质的物质现已有六七千种，它们都是有机物，其分子形状大体可分为长棒形和圆盘形两大类。下面以长棒形的液晶为例说明液晶的形成：长棒形的液晶分子都有一个长棒形的刚性躯干部分，分子的一端或两端具有柔性的尾链。形成液晶时，分子沿长轴方向有序排列，但分子的质心分布却是无规则的，这样形成的液晶为向列相，如图3－11，除向列相外，液晶还有胆甾相和近晶相，这里就不作介绍了。

下面是几种向列相液晶分子的化学式：

式中R、R′和R″都表示烃基。

图3－11　向列相液晶

液晶的多种性质中最可贵的一种是具有“显示性能”，当液晶材料受到电场等外界条件“刺激”时，会引起液晶分子的取向变化，随之就引起其反光性和透光性的改变，而液晶面板上的各个部位因受到刺激的情况有所差异，因而就显法出一定的图像来。液晶显示元件的制作，通常是将透明的导电玻璃先进行表面处理，而后在其上生成一层液晶，即构成一个显示元件。液晶显示有以下几个优点：

（1）液晶本身不发光，而是通过反射从环境来的入射光而显示图像，因此即使在白天光照的环境下，其图像依旧清晰，这就扩大了其使用范围；

（2）由于显示的液晶层一般只有几十微米厚，加上电极板也就不地过几毫米厚，使用很轻便；

（3）使用时耗电量极低。

基于液晶显示元件的上述优点，这种显示材料正被广泛用于电子表、精密仪表的数字显示、笔记本计算机的显示屏及大屏幕投影电视屏幕等。随着将液晶显示材料与大规模集成电路、微型电池及其他微型电子元件间的合理配置，其在信息技术领域将会发挥越来越重要的作用。