Sıvı Kristaller
Okan ŞİMŞEK
❖ Sıvı kristal, sıvıların kendiliğinden akıcılığını, kristallere özgü anizotropi özellikleriyle birleştiren, moleküllerin konumsal veya yönlendirmeli düzenlenmesi ile karakterize edilen bir sıvı hal şeklidir.
❖ Bir sıvı kristal, düzenli bir yapı içinde veya fazda moleküllerin self-montajıyla oluşur.
❖ Sıcaklık veya manyetik alan gibi dış değişiklikler, çok küçük de olsa, sıvı kristali farklı bir faza yönlendirir.
❖ Farklı fazlar malzemenin optik özelliklerinin değişmesiyle anlaşılabilir.
Sıvı Kristaller
❖ Biraz daha sade bir tanım yapacak olursak; sıvı kristaller, sıvıların ve katı kristallerin özellikleri arasında özelliklere sahip olan kimyasal maddelerdir.
❖ Örneğin; bir sıvı kristal, bir sıvı gibi akar ama molekülleri kristallerde olduğu gibi yöne bağımlıdır.
❖ Katı yapıda atom veya moleküller belirli konumlarda örgü titreşim hareketi yaparken, dönme hareketi yapmazlar.
❖ Sıvı fazda ise moleküller öteleme hareketi ile birlikte dönme hareketini de yapabilmektedir.
❖ Katıların erimesi sonucu düzenli molekül yapısı bozulur ve molekülün dönüş serbestliği kazandığı sıvı faza geçilir.
❖ Sıvı kristaller, bu iki faz arasında oluşan bir yapıdır.
Sıvı Kristaller
➢ (a) katı bir malzemede (moleküller organizedir)
➢ (b) bir sıvı kristalde (moleküller uzun aralıklarla düzenlenmiştir)
➢ (c) bir sıvı içinde (moleküller düzensizdir)
Moleküllerin Şematik Görünümü
❖ 1888’de, Karl-Ferdinands Üniversitesinde çalışan Avusturyalı botanik fizyolojisti Friedrich Reinitzer kolesterik sıvı kristaller olarak bilinen maddeler sınıfına ait olan kolesterolün çeşitli türevlerinin fiziko-kimyasal özelliklerini incelemiştir.
❖ Daha önceleri ise, diğer araştırmacılar kolesterol türevlerinin donma noktasının hemen üzerinde soğutulduklarında farklı renk efektlerini gözlemlemişlerdir,
fakat bunu yeni bir olgu ile bağdaştırmamışlardır.
❖ Reinitzer türev kolesteril benzoatlardaki renk değişikliklerinin en belirgin özellik olmadığının farkına varmıştır.
❖ Kolesteril benzoatların diğer bileşiklerde olduğu gibi erimediğini, fakat iri erime noktası olduğunu bulmuştur.
❖ 145.5 °C (293.9 °F)’de bulutumsu bir sıvı şekline eriyerek dönüşür ve 178.5 °C (353.3 °F)’de ise tekrar erir ve bulutumsu sıvı berraklaşır.
❖ Bu olgu tersine de döndürülebilir.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ Bir fizikçiden yardım istemek amacıyla 14 Mart 1888 tarihinde Almanya’nın Aken kentinde üniversite öğretim üyesi Otto Lehmann’a yazar.
❖ Mektupları ve numuneleri aralarında değişirler.
❖ Lehmann orta seviye bulutumsu akışkanı inceler ve kristalcikler gördüğünü belirtir.
❖ Reinitzer’in Viyanalı meslektaşı Von Zepharovich de orta seviye akışkanın kristalcik olduğuna işaret etmiştir.
❖ Mektupların Lehmann ile karşılıklı gönderilmesi birçok cevaplanmamış soruyla 24 Nisan’da sona erer.
❖ Reinitzer kendi sonuçlarını, Lehmann ve Zepharovich’in katkılarından saygı ile bahsederek, Viyana Kimya Derneği’nin 3 Mayıs 1888’deki toplantısında sunar.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ O zamana kadar, Reinitzer kolesterik sıvı kristallerin üç önemli özelliğini bulmuş ve tanımlamıştır:
➢ İki erime noktasının varlığı, dairesel olarak polarize ışık yansıması ve ışığın polarizasyon yönünün döndürülebilirliği.
❖ Tesadüfi keşfinden sonra, Reinitzer sıvı kristaller üzerindeki çalışmalarını daha ileriye götürmemiştir.
❖ Araştırma, yeni bir olgu ile karşılaştığının farkına varan ve bunu iyice araştırabilecek pozisyonda olan Lehmann tarafından sürdürülmüştür.
❖ Post-doktora yıllarında kristalografi ve mikroskopi alanlarında uzmanlık kazanmıştır.
❖ Lehmann sistematik çalışmalarına ilk önce kolesteril benzoat ve daha sonra ilişkili bileşiklerden çift-erime olgusunu gösterenleri inceleyerek başlamıştır.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ Polarize ışıkta gözlemlerini yapabilmiştir ve mikroskopu yüksek sıcaklık
gözlemlerini yapma imkanını veren sıcak bir numune tutucu ile donatılmıştır.
❖ Orta seviye bulutumsu seviye açıkça akışı sürdürmüştür, fakat diğer özellikler, bilhassa mikroskop altındaki bu olay, Lehmann’ı bir katı ile uğraştığına ikna etmiştir.
❖ Lehmann’ın çalışması 20. yüzyılın başından 1935’te emekliliğine kadar bilinen sıvı kristallerin çoğunu sentez etmiş olan Alman kimyacı Daniel Vorländer
tarafından sürdürülmüş ve önemli bir şekilde geliştirilmiştir.
❖ Bununla birlikte, sıvı kristaller bilim insanları arasında popüler olmamış ve madde yaklaşık 80 yıl boyunca sadece bilimsel bir merak olarak kalmıştır.
❖ İkinci Dünya Savaşından sonra, sıvı kristallerin sentez edilmesi üzerindeki çalışma, Avrupa’daki üniversite araştırma laboratuvarlarında tekrar
başlatılmıştır.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ Sıvı kristallerin önde gelen araştırmacılarından George William Gray bu maddeleri 1940’lı yılların sonlarında İngiltere’de araştırmaya başlamıştır.
❖ Grubu, sıvı kristal hali göstermiş birçok yeni maddeler sentez etmiş ve bu hali gösteren moleküllerin nasıl dizayn edilebileceğinin daha iyi anlaşılmasını
sağlamıştır.
❖ Moleküler Yapı ve Sıvı Kristallerin Özellikleri adlı kitabı bu konuda bir rehber kitap olmuştur.
❖ Amerikalı kimyacılardan sıvı kristalleri ilk çalışanlardan olan Glenn H. Brown 1953'te çalışmalarına Cincinnati Üniversitesi’nde başlamış ve daha sonra Kent State Üniversitesi’nde devam etmiştir.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ 1965 yılında sıvı kristaller hakkındaki ilk uluslararası konferansı, Ohio’da
dünyanın en önde gelen yaklaşık 100 bilim insanının katılımıyla düzenlemiştir.
❖ Bu konferans, bu eşsiz maddelerin pratik uygulamalarının geliştirilmesine yol açacak bu alandaki araştırmaların dünya çapında bir gayretle yürütülmesinin başlangıcı olmuştur.
❖ Sıvı kristal maddeler RCA Laboratuvarlarında 1962 yılında düz panelli elektronik ekranların geliştirilmesindeki araştırmaların konusu olmuştur.
❖ Fizik kimyacısı Richard Williams elektrik alanını 125 °C’de nematik sıvı kristalin ince bir tabakasına uyguladığında, “Bölgecik” adını verdiği (şimdi Williams
Bölgecikleri olarak biliniyor) düzenli bir şeklin formasyonunu gözlemlemiştir.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ Bu durum meslektaşı olan George H. Heilmeier’in televizyonlarda kullanılan katot ışınlı vakum tüpün yerine kullanılabilecek sıvı kristal tabanlı düz panel ekran üzerinde araştırma yapmasını sağlamıştır.
❖ Ne yazık ki, Williams ve Heilmeier’in kullandığı malzeme, sadece 116 °C’nin üzerinde nematik sıvı kristal hali göstermiştir.
❖ Bu da bunun ticari ekran / gösterge ürünlerde kullanılmasının pratik olmadığını göstermiştir.
❖ Çünkü oda sıcaklığında çalışabilecek bir maddeye açıkça ihtiyaç duyuluyordu.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ 1966 yılında RCA’da Heilmeier grubunda araştırmacı kimyacılar olan Joel E.
Goldmacher ve Joseph A. Castellano nematik bileşiklerden özellikle yapılan karışımların sadece karbon atomlarının sayılarında oda sıcaklığına sahip nematik sıvı kristaller ortaya çıkarabilen en son taraf halkalarda farklılık göstermekte olduğunu keşfetti.
❖ Schiff bazlı bileşiklerin üçlü karışımı, 22-105 °C nematik aralığına sahip bir maddenin ortaya çıkması ile sonuçlandı.
❖ Oda sıcaklığında yapılan bu işlem, ilk kullanılabilir ekranlı cihazın yapılmasını sağladı.
❖ Çalışma takımı, daha sonra çoğu çok daha düşük erime noktalarına sahip nematik bileşiklerin sayısız karışımlarını hazırlamaya devam etti.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ Nematik bileşiklerin karıştırılması tekniği daha sonra sanayi standardı haline gelen, çalışabilir sıcaklık aralığı elde etmeyi sağladı ve günümüzde spesifik uygulamaları karşılayacak maddelerin hazırlanabilmesi maksadıyla
kullanılmaktadır.
❖ Sıvı kristal ekranların ticarileştirilmesi olan sonraki aşama, George Gray tarafından düşük erime sıcaklıklı kimyasal olarak daha stabil cisimlerin sentezinin yapılmasıydı.
❖ Ken Harrison ile 1973’te yürüyen bu iş, elektronik ürünler içinde küçük alanlı LCD’lerin hızlı benimsenmesiyle sonuçlanan yeni maddelerin dizaynına yol açtı.
❖ 1991 yılında sıvı kristal ekranların en iyi şekilde kurulduğu zamanda, Paris-Sud Üniversitesinde çalışan Pierre-Gilles de Gennes “maddenin daha kompleks şekillerine, özellikle sıvı kristaller ve polimerlere, genelleştirilebilecek basit sistemlerde, sıra olgularını çalışmak üzere geliştirilen metotları keşfinden”
dolayı Nobel Ödülü aldı.
Sıvı Kristallerin Kısa Bir Tarihçesi
❖ Sıvı kristal, katı kristal ile izotropik sıvı faz arasındaki ara bir fazdır.
❖ Sıvı kristal fazın ayırt edici özelliği, moleküllerin yön vektörü olarak adlandırılan ortak bir eksen boyunca yönelmesidir.
❖ Sıvı kristal ile kıyasla sıvılarda moleküllerin içsel bir düzeni yoktur.
❖ Katı kristal halde ise moleküllerin düzeni yüksektir ve zayıf öteleme düzen serbestliği vardır.
❖ Sıvı kristal fazın karakteristik yönelim düzeni geleneksel katı kristal ile sıvı faz arasındadır.
❖ Sıvı kristaller, sıradan bir sıvıya kıyasla bir miktar akışkanlık sergilemektedirler.
❖ Ancak katı kristaller gibi optiksel, elektriksel, manyetik v.b. fiziksel özellikleri anizotropiktir.
Sıvı Kristaller
❖ Sıvı kristaller; termotropik ve liyotropik olmak üzere iki ana gruba ayrılır.
❖ Termotropik sıvı kristallerin yapıtaşları moleküller, liyotropik sıvı kristallerin ise misellerdir.
❖ Termotropik sıvı kristaller, belirli bir sıcaklık aralığında ortaya çıkarken, liyotropik sıvı kristaller ise hem belirli bir sıcaklık hem de belirli bir
konsantrasyon aralığında ortaya çıkmaktadırlar.
❖ Termotropik sıvı kristaller, söz konusu aralıklardan daha düşük sıcaklıklarda katı kristal halde iken daha yüksek sıcaklıklarda ise izotropik sıvı halde
bulunurlar.
Sıvı Kristaller
➢ Sıvı Kristal Polimer (LCP): Uygun sıcaklık, basınç ve konsantrasyonda sıvı kristal mezofaz olarak bulunabilen polimerik malzemedir. Veya, mezojen birimler
içeren, dolayısıyla sıvı kristal özellikler gösteren polimerdir.
➢ Sıvı Kristal Görüntüleme (LCD): Sıvı kristallerin ışık modülasyon özelliklerinin kullanıldığı düz panel, elektronik veya video görüntüleme tekniğidir. Sıvı
kristaller ışığı doğrudan yansıtmazlar.
➢ Sıvı Kristal Elastomer (LCE): Sıvı kristal yapılı uzun, çapraz bağlı polimer zincirlerinin bulunduğu kauçuksu ağ yapılı malzemedir. Elastomer, çapraz bağlar içeren ve kauçuk özellikler gösteren bir polimer sınıfıdır; uygulanan gerilim kaldırıldığında orijinal şekline dönerler.
Sıvı Kristaller
❖ Ana Zincir Sıvı Kristal Polimer: Mezojenik birimlerin sadece ana zincirlerinde bulunduğu polimerdir.
❖ Yan Grup Sıvı Kristal Polimer: Mezojenik birimlerin sadece yan zincirlerinde bulunduğu polimerdir.
❖ Spacer (Aralayıcı): Ana zincir sıvı kristal polimer moleküllerinde birbirini takip eden mezojenik birimleri birbirine bağlayan; veya, yan grup sıvı kristal
polimerlerde polimer iskeleti üzerindeki mezojenik birimleri birleştiren esnek bir segmenttir.
❖ Disruptor (Bozucu): Ana zincir sıvı kristal polimer molekülleri, iskeletinin doğrusal yapısını bozmak için kullanılan kimyasal bir gruptur.
Sıvı Kristal Polimerler (LCP) ile ilgili Bazı Tanımlar
❖ Kombine Sıvı Kristal Polimer: Mezojenik grupların hem ana zincirde ve hem de yan zincirde yer aldığı makromoleküller içeren sıvı kristal
polimerdir.
❖ Sert Zincir: Mezojenik grupların doğrudan birbirine bağlı olduğu çubuk şeklindeki ana zincir sıvı kristal polimerdir; persistence (sürekli kısım) uzunluğu, kontür (toplam) uzunlukla kıyaslanabilir seviyelerdedir.
❖ Yarı Sert Zincir: Kontür (toplam) uzunluğun persistence (sürekli kısım) uzunluktan daha büyük olduğu bir polimerik zincirdir.
❖ Mezomorfik Hal: Moleküler düzen derecesi, katı kristallerdeki mükemmel üç boyutlu düzenlenme ile, düzensiz yapılardaki (izotropik sıvılar, gazlar ve amorf katılar) maddeler arasında olan bir haldir.
Sıvı Kristal Polimer (LCP) ile ilgili Bazı Tanımlar
❖ Mezofaz: Mezomorfik hal içinde, belirli bir sıcaklık, basınç ve konsantrasyonun üzerinde meydana gelen fazdır.
❖ Enantiyotropik Mezofaz: Belirli bir sıcaklık veya basınç aralığında termodinamik olarak kararlı olan mezofazdır.
❖ Termotropik Mezofaz: Bir katının ısıtılması veya bir izotropik sıvının soğutulmasıyla;
veya, termodinamik olarak kararlı bir mezofazın ısıtılması veya soğutulmasıyla oluşan mezofazdır.
❖ Liyotropik Mezofaz: Uygun sıcaklık, basınç ve konsantrasyonda, ampifilik bir mezojenin uygun bir solventte çözülmesiyle oluşan mezofazdır.
❖ Ampitropik Bileşik: Liyotropik mezofazlar kadar termotropik olarak da bulunabilen bir bileşiktir.
❖ Monotropik Mezofaz: İzotropik bir sıvının aşırı soğutulmasıyla meydana gelen yarı kararlı bir mezofazdır.
Sıvı Kristal Polimer (LCP) ile ilgili Bazı Tanımlar
❖ Mezojen: Uygun sıcaklık, basınç ve konsantrasyonda, mezofaz olarak veya sıvı kristal faz olarak bulunabilen bileşiktir. Mezofazın oluşumunda etkili olan itme ve çekme kuvvetlerinde yeterli anizotropiye sahip olan grup ‘mezojenik grup’ olarak tanımlanır.
❖ Ampifilik Mezojen: Hidrofilik ve hidrofobik, veya lipofibik ve lipofilik gibi zıt iki molekülden oluşan bir mezojendir.
❖ Nonampifilik Mezojen: Ampifilik tipte olmayan mezojenlerdir; kalamitik, diskotik, piramitik, sanidik, döner-uçlu, yan-zincirli, banana mezojenler ve sıvı kristal
oligomer.
❖ Metallomezojen: Bir veya daha fazla metal atomu içeren bir mezojendir.
Sıvı Kristal Polimer (LCP) ile ilgili Bazı Tanımlar
❖ Sıvı kristal polimer, uygun sıcaklık, basınç ve konsantrasyonda sıvı kristal mezofaz olarak bulunabilen (çözelti içindeyken kristal halde dizilebilen), veya, ergimiş halde kristal düzende sıralanabilen makromoleküllerdir.
❖ Bu tür sıvılar anizotropik davranış gösterirler; bunlardaki düzenli bölgelere
‘mezofazlar’ denir.
❖ Moleküler sertlik (veya esnemezlik) sıvı kristal davranışın başlıca nedenidir.
❖ Bir molekülün sıvı kristal özellik gösterebilmesi için moleküler anizotropiye sahip olması gerekir.
❖ Bazı biyolojik polimerler sert heliks konformasyonları nedeniyle sıvı kristal özelliktedirler.
❖ Sentetik polimerlerden de sert çubuk şeklinde olanlar sıvı kristal davranışları gösterir.
Sıvı Kristal Polimerler (LCP)
❖ Teorik çalışmalara göre, bu tip sentetik polimerlerde moleküler uzunluğun moleküler çapa oranının altıdan büyük olması gerekir.
❖ Diğer bazı anizotropik moleküler şekiller de (disk gibi) sıvı kristal özellik gösterebilirler, ancak bunlar sayıca çok azdır.
❖ Moleküllerin sert çubuklar şeklinde olabilmesi polimerlerin kimyasal yapısına bağlıdır.
❖ Polimerin iskeleti sert, yani esnek olmayan bir yapıdaysa, ‘ana zincir sıvı kristaller’
meydana gelir (mezojenik birimler polimerin sadece ana zincirlerinde bulunur).
❖ Polimerin yan zincirleri sertse, ‘yan zincir sıvı kristaller’ oluşur (mezojenik birimler sadece yan zincirlerde bulunur).
❖ Pratikte, her iki durum da polimerin önemli özeliklerini oluşturur.
❖ Sıvı kristal polimerlerin çoğu, metallerin, seramiklerin yerini almış olan yüksek performanslı fiberlerdir.
Sıvı Kristal Polimerler (LCP)
❖ Sıvı kristal polimerlerin fazları arasındaki farkı anlamak için bir sıvı kristal biriminin temel bileşenlerinin açıklanması gerekir.
❖ Sıvı kristal polimerin sert kısmına “mezojen” denir.
❖ Mezojenler, polimerin yapısına göre çeşitli şekillerde olabilir; örneğin, çubuk şeklinde veya disk şeklindeki mezgenlere bakalım:
❖ Çubuk şeklindeki mezojenler, aynı eksen boyunca yerleşmiş iki veya daha fazla aromatik gruptan oluşur.
❖ Disk şeklindeki mezojenlerde bir aromatik grup, diğerinin üstünde (aynı eksende) yerleşmiştir ve oluşan şekil bir disk görünümündedir.
Sıvı Kristal Polimerlerin Fazları
➢ Tipik bazı termotropik mezojenler;
➢ (a) ve (b) çubuk şeklinde,
➢ (c) klasik disk şeklinde (diskotik)
Sıvı Kristal Polimerlerin Fazları
❖ Bu mezojenler, uygun sıcaklık, basınç ve konsantrasyonlarda mezofazlar halinde bulunurlar.
❖ Mezojenler sert aromatik
gruplardan meydana geldiğinden, bunların “daha esnek” olabilmesi için her bir mezojeni diğerinden ayırabilecek bir spacer (aralayıcı) gerekir.
❖ Bu iki yapının bir araya gelmesi çeşitli sıvı kristal fazların meydana gelmesini sağlar.
Sıvı Kristal Polimerlerin Fazları
❖ Sıvı kristal polimerler iki grupta toplanabilir; termotropik ve liyotropik.
❖ Termotropik sıvı kristal polimerler, çeşitli sıvı kristal fazların bazı sıcaklık aralıklarında oluştuğu polimerlerdir; polimer camsı geçiş noktasının (veya ergime noktasının) üzerinde bir sıcaklığa kadar ısıtılır.
❖ Örneğin, aromatik bir kopoliesterler olan Poli(p-hidroksibenzoik asit etilen tereftalat), bir termotropik sıvı kristal polimerdir.
Sıvı Kristal Polimer Tipleri
❖ Liyotropik sıvı kristal polimerler, solventlerle temas ettirildiklerinde sıvı kristal faz meydana getirirler.
❖ Aşağıda verilen örnekteki aromatik poliamid, kuvvetli bir asit (H2SO4) içinde esnek bağları olan mezojenler meydana getirirler, sıvı kristaller oluşturur ve fiber olarak ekstrud edilebilir.
❖ Polimerin sertliği nedeniyle bu tür bir oluşum smektik bir sıvı kristaldir.
❖ Solventi uzaklaştırılan fiber çok düzenli bir yapıya sahiptir; fevkalade yüksek mekanik özelliklere sahip bir malzemedir.
Sıvı Kristal Polimer Tipleri
Poli(p-fenilen tereftalamid)
❖ Bir LCD’nin her pikseli, iki geçirgen elektrot ve iki polarize edici filtre arasında dizili bir moleküller tabakasından oluşur; geçirgenlik eksenleri, çoğu kez
birbirlerine diktir.
❖ Polarizasyon filtreleri arasında bulunan sıvı kristal ile, birinci filtreden geçen ışık, ikinci polarizer tarafında bloke edilir.
❖ Sıvı kristal malzemeyle temas halinde olan elektrotların yüzeyi, sıvı kristal moleküllerin bir yönde dizilebilecekleri şekilde özel bir işlemle hazırlanır.
❖ Elektrotlar, geçirgen iletken indiyum kalay oksittir (ITO).
❖ LCD, doğası nedeniyle pasif bir malzemedir, basit bir ışık valfıdır.
❖ Görüntünün kontrol ve yönetimi LCD-Drivers olarak tanımlanan bir veya daha fazla devreyle yapılır.
Sıvı Kristal Görüntüleme (LCD)
❖ Bir elektrik alanı uygulanmadan önce sıvı kristal moleküllerin dizilişleri elektrotların yüzeyi tarafından belirlenmiştir.
❖ Halen en iyi bilinen sıvı kristal olan bükülü (twisted) nematik malzemede, iki elektrottaki yüzey yerleşim yönleri birbirine dik olduğundan moleküller
birbirleriyle bir heliks yapıda veya bükülü (twist) bir yapıda olacak şekilde düzenlenmişlerdir.
❖ Bu durum, gelen ışığın polarizasyon dönmesini etkileyerek gri renk oluşmasına sebep olur.
❖ Uygulanan voltajın yeteri kadar büyük olması halinde, tabakanın ortasındaki sıvı kristal moleküller tamamen bükülmemiş halde kalır ve sıvı kristal
tabakadan geçerken ışığın polarizasyonu dönmez.
Sıvı Kristal Görüntüleme (LCD)
❖ Bu ışık daha sonra, ikinci filtreye dik olarak tümüyle polarize olur, böylece bloke edilir ve piksel siyah renk alır.
❖ Her pikseldeki sıvı kristal tabakaya uygulanan voltaj kontrol edildiğinde, geçen ışık miktarı ayarlanarak değişik renk tonlarının elde edilmesi sağlanır.
Sıvı Kristal Görüntüleme (LCD)
✓ LCD’nin yapısı:
➢ 1: dikey polarizasyon filtresi,
➢ 2,4: elektrotlu cam,
➢ 3: sıvı kristaller,
➢ 5: yatay polarizasyon filtresi,
➢ 6: reflektör
❖ Sıvı kristal elastomerler, anizotropik sıvı kristal (nematik, kolesterik veya smektik) ile kauçuğun bir kombinasyonudur; bu durumda oryantasyonel
sıralanma ve mekanik gerilme-gevşeme özellikleri istenildiği gibi geliştirilebilir.
❖ Oryantasyon, mekanik gerilme veya çapraz bağlanmayla düzenlenir.
❖ Sıvı kristal polimerlerde faz değişikliğinin gerçekleşmesi için termal veya elektrostatik enerji uygulanır.
❖ Polimerik ağ yapısıyla, sıvı kristal mezojenlerin oryantasyonal düzendeki birleşmeleri izotropik faz geçiş sıcaklığına kadar kararlıdır.
❖ Sıvı kristal izotropik faz geçiş sıcaklığında, sıvı kristal ağ yapısı izotropik hale geçer ve geleneksel kauçuk gibi davranır; yani, tüm ağ yapısının boyutlarında gerekli değişiklikler meydana gelir.
Sıvı Kristaller Elastomerler (LCE)
❖ Sıvı kristal polimerler (LCP) aromatik polyesterlerdir; son derece kararlıdırlar, reaksiyona girmezler ve yanmaya karşı dirençlidirler.
❖ Gerilme kuvveti ve modülü, dielektrik kuvveti yüksektir, kimyasal maddelere ve aşınmaya dirençlidir, nem absorbsiyonu çok düşüktür.
❖ LCP, mikrodalga frekansa karşı etkindir, yiyecek kapları, düz ekran televizyonlar, kol saati, digital saatler, laptop ekranları, mikroelektromekanik sistemler gibi.
❖ Çok iyi sterilize edilebildiğinden tıpta çeşitli amaçlarla, termometrelerde vs. de kullanılır.
❖ Otomotiv sektöründe, elektrik malzemeleri ve mekanik parçalar üretiminde, yiyecek paketlemede, yüksek kuvvetler ve kimyasal direnç gerektiren
malzemeler üretiminde kullanılmaktadır.
Sıvı Kristallerin Uygulama Alanları
❖ Sıvı kristal görüntülemelerin (LCD) geniş bir kullanım alanı vardır; bilgisayar monitörleri, televizyonlar, enstrüman panelleri, uçak kokpit görüntüleri, tabelalar gibi.
❖ Tüketici malzemeleri arasında video oynatıcılar, oyun aletleri, saatler, hesap makineleri, telefonlar önemli kullanım alanlarıdır.
❖ LCD, enerji yönünden CRT’den (katot ışını tüpü) daha verimlidir, daha az elektrik tüketir.
Sıvı Kristallerin Uygulama Alanları
❖ Sıvı kristal elastomerler (LCE) yüksek termoelastik özelliklere sahiptir; bu özellikleri nedeniyle tıpta çeşitli amaçlarla kullanılırlar, örneğin yapay kas uygulamaları gibi.
❖ LCE’ler dar bir sıcaklık aralığında yüksek gevşeme özelliği gösterirler.
❖ Polimerik maddeye ve yapıya göre yumuşak veya yarı yumuşak elastik yapıda olabilirler.
❖ Liyotropik sıvı kristaller sıkıştırmayla izotropik yapılanmadan nematik duruma geçerler.
❖ LCE’lerden liyotropik nematik jeller, karbon nanotüpler ve elastomerik membranlar gibi çok çeşitli malzemeler üretilmektedir.
Sıvı Kristallerin Uygulama Alanları
❖ M. Lee, S.T. Hur, S.H. Hong, H.J. Lee, S.T. Shin, S.W. Choi, and K. Song, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 2011.
❖ Avcı, N., ‘’Mavi Faz: Sıvı Kristallerin Parlayan Yıldızı’’, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2019.
❖ http://besergil.cbu.edu.tr/
❖ About Liquid Crystals:
http://www.iq.usp.br/mralcant/AboutLC.html
