Tworzywa ciekłokrystaliczne nie są materiałami zbyt powszechnie stosowanymi. Mają one wiele zalet, jak np. duża wytrzymałość mechaniczna, ale i wady, jak np. mała odporność na ścieranie. Jakimi metodami przetwarza się te materiały i gdzie znajdują one zastosowanie?
Ciekłe kryształy
Każdy, kto ma trochę wyobraźni przestrzennej może „zobaczyć” ciekły kryształ, przecież wiemy jak wyglądają stałe kryształy (ta przepiękna siatka krystalograficzna, w której cząsteczki są ściśle uporządkowane i nie mają swobody ruchu), mniej wprawdzie do wyobraźni przemawia ciecz izotropowa, w której cząsteczki mają pełną swobodę przemieszczania się w obrębie objętości cieczy i jednocześnie nie są w żaden sposób daleko zasięgowo uporządkowane, ale „całość” fazy ciekłokrystalicznej to coś pośredniego (z greckiego zwane mezos) między jednym a drugim stanem, czyli cząsteczki uzyskują częściową swobodę ruchu, ale jednocześnie są częściowo uporządkowane (przywołując na „pomoc” wyobraźnię widzimy w tym układzie subtelną grę anizotropii kształtu i uporządkowania).
Ciekłe kryształy dzielimy na kryształy termotropowe i liotropowe, co to oznacza?
-
termotropowe - to takie kryształy, w których stan ciekłokrystaliczny powstaje po stopieniu ciała stałego, ale ten utworzony „stan” jest stanem przejściowym, utrzymuje się tylko w pewnym zakresie temperatury, po jej przekroczeniu substancja uzyskuje właściwości „zwykłej” cieczy izotropowej,
-
liotropowe - są specyficznym rodzajem emulsji w pewnym zakresie stężenia i temperatury. Otrzymuje się je przez rozpuszczenie molekuł tworzących fazy ciekłokrystaliczne (tzw. mezogeny) w odpowiednim rozpuszczalniku (polarnym lub niepolarnym). Fazy liotropowe występują powszechnie w układach biologicznych (np. błona komórkowa).
Jakie tworzywa możemy nazwać ciekłokrystalicznymi i jak powstają?
Ogólna zasada otrzymywania termotropowych polimerów ciekłokrystalicznych polega na chemicznym łączeniu łańcuchów polimeru z małocząsteczkowymi ciekłymi kryształami w kształcie pręta lub dysku (lub mezogenami), które można wprowadzać do łańcucha głównego lub jako boczne rozgałęzienia.
Stop polimeru ciekłokrystalicznego poddany siłom ścinającym lub rozciągającym (co ma miejsce we wszystkich metodach obróbki termoplastycznej), tworzy ze sztywnych makrocząsteczek samoczynnie włókna lub fibryle, które następnie zastygają podczas chłodzenia. W ten sposób powstaje specyficzna morfologia polimerów ciekłokrystalicznych w postaci stałej (zwana czasami „struktura prętową”).
Aby przeczytać więcej zaprenumeruj PlastNews...
Autorem artykułu jest Joanna Troska-Grudzień.
