ДИЭЛЬКОМЕТРИЯ ПОЛЯРНЫХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ В ПОРАХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК НА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ

May 16, 2012 by admin Комментировать »

Шепов В. Н., Дрокин Н. А.

Институт Физики им. Л. В. Киренского СО РАН Академгородок, Красноярск – 660036, Россия Красноярский государственный технический университет Красноярск – 660074, Россия Тел.: (3912) 494591, e-mail: shepov@iph.krasn.ru, drokin@iph.krasn.ru

Аннотация – Приведена методика СВЧ измерений абсолютных значений диэлектрической проницаемости (ДП) полярных жидких кристаллов (ЖК) в порах полимерных пленок на измерительных микрополосковых резонаторах (ИМПР). Показано, что в дециметровом диапазоне длин волн ИМПР позволяют измерять ДП ЖК в порах полимерных пленок с пористостью 1.3% с точностью 3.2 ±0.15.

I.  Введение

Интерес к поведению ДП жидких кристаллов, помещенных в пористые среды, обусловлен необходимостью получения информации о влиянии ограничивающей поверхности поровых матриц на молекулярную подвижность помещенных в них ЖК. К настоящему времени данные о дисперсии диэлектрической проницаемости ЖК в порах полимерных пленок отсутствуют. Это обусловлено малым количеством ЖК в порах (пористость полимерных пленок 1-5%) [1], что приводит к возрастанию ошибки измерений ДП при применении стандартных методов исследования, в том числе и широко используемого за рубежом метода время – импульсной спектроскопии.

Для исследования ДП ЖК в порах полимерных пленок были специально разработаны конструкции измерительных микрополосковых резонаторов (ИМПР), что позволило определить нормированные значения ДП [2].

Целью настоящей работы является отработка методики СВЧ измерений абсолютных значений ДП ЖК в порах полимерных пленок с низкой пористостью с применением ИМПР.

II.  Основная часть

Разные модели (частично закрытые поры, внешнее поле Е перпендикулярно поровым отверстиям и т.д.) можно учесть по формулам для гетерогенных сред. Для сквозных же отверстий, регулярных по толщине полимерной пленки (например, поры, получаемые методом облучения тяжелыми ионами), в случае если внешнее высокочастотное поле Е параллельно оси пор, применима аддитивная модель.

На рис. 1 изображена измерительная ячейка (ИЯ) ИМПР с пористой полимерной пленкой (1). Светлыми прямоугольниками (2) показаны поровые отверстия в пленке. Между пленкой и обкладками ИЯ (3) показан воздушный зазор (4).

На рис. 3 приведены результаты измерений параллельной компоненты действительной части ДП ЖК 5 СВ (s’,,) в порах диаметром 1.5 мкм при Т=30 С на частоте 350 МГц, N – количество измерений. Из рис. 3 видно, что точность определения ДП ЖК 5 СВ в порах лавсана с пористостью полимерной пленки 1.3% составила 3.20 + 0.15.

Рис. 3. ДП ЖК 5СВ в порах лавсана.

Fig. 3. Permittivity of LC 5CB in Nuciepore membranes

Таким образом, в настоящей работе получены выражения для расчета ДП ЖК в порах полимерных пленок из смещения резонансных частот ИМПР. Измерены абсолютные значения е’ц ЖК 5 СВ в порах лавсана на частоте 350 МГц при Т=30 С. Точность определения ДП 5 СВ в порах лавсана с пористостью 1.3 % составила 3.20 + 0.15.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования России (грант PD02-1.2-30) и РФФИ (грант 03-03-32470).

IV. Список литературы

[1] Crawford G. P., Steele L. М., Ondris-Crawford R. //J. Chem. Phys. 1992, vol. 96, pp.7788-7796.

[2] Шепов В. H., Дрокин Н. А., Бердинский А. С., Fink D. СВЧ диэлектрическая проницаемость жидкого кристалла 5СВ, капсулированного в матрицу полиэтилентерефта- лата – В кн. 13-я Международная Крымская конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". Севастополь: Вебер, 2003, С. 570-572.

DIELCOMETRY OF POLAR LIQUID CRYSTALS IN NUCLEPORE MEMBRANES AT MICROWAVES

Shepov V. N., Drokin N. A.

L. V. Kirensky Institute of Physics Krasnoyarsk State Technical University Krasnoyarsk – 660036, Russia

E-mail: shepov@iph.krasn.ru, drokin@iph.krasn.ru

Abstract – Technique for measuring the permittivity of liquid crystals (LC) confined in nuciepore membranes with a low porosity (1.3 %) is described. The microstrip resonator with capacitive cell for investigating the MW-permittivity is described. It is shown, that the permittivity of a LC may be measured with 3.2 ±0.15 accuracy.

I.  Introduction

Investigations of MW dielectric constants of LC confined in nuciepore membranes present significant interest, because new information about influence of the porous surface on the molecular motions is very important for science and technology. The aim of this work is to update the permittivity measurement technique for LC confined in cylindrical pore.

II.  Main part

The technique for measuring the LC permittivity reduces to the following: on the first step the resonance frequencies of the measuring resonator are measured with air in the cell (F0), with nuciepore membranes without LC (FPL), and with nuciepore membranes containing LC (FPLac). Then we calculate F0 – FPL and define effective permittivity of nuciepore membranes without LC (splr) using calibration dates. Analogously we define effective permittivity of nuciepore membranes containing LC (splacr). The permittivity of LC confined in pore is calculated from equations 2-6. Fig. 3 shows some results measured at F=350 MHz and T=30 C. The permittivity of LC confined in nuciepore with diameter 1.5 ц is close to the one of bulk LC materials (s’y = 3.4). It can be seen from Fig. 3 that accuracy of dielectric constant was within 3.2 ±0.15.

III.  Conclusion

Thus in the present work the equations for defining the permittivity of liquid crystals (LC) confined in nuciepore membranes are present. It was also established that the permittivity of very small quantity of LC may be measured within 3.2 ±0.15.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты