Cristales líquidos
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Cristales líquidos Gaytán Castro Rogelio Diego González Martínez Gerardo Antonio Verdin Ventura Jessica 1 Descritos por primera vez 1888 por Reinitzer, descubrió que el benzoato de colesterilo parecía tener dos puntos de fusión. Al llegar a la primera temperatura de fusión, el sólido se transformaba en un fluido denso y opaco. Si se continuaba el calentamiento, a los 179° C el fluido se convertía en un líquido transparente. Benzoato de colesterilo 2 Otto Lehmann analizó la sustancia y determinó que algunas moléculas no se derretían directamente, pasaban a través de una fase en la que tenían la cualidad de fluir, conservando la estructura molecular y las propiedades ópticas de un cristal. Por las características mencionadas Lehmann acuñó el término de cristal líquido. Otto Lehmann Reinitzer 3 ¿Qué son? Estado o fase de algunas sustancias, que exhiben propiedades de los líquidos como fluidez y viscosidad, y propiedades ópticas muy similares a las de los cristales (reflejar colores diferentes dependiendo del ángulo bajo el cual se les observe). 4 Los sólidos cristalinos poseen un orden posicional en sus tres dimensiones y uno orientacional. Los cristales líquidos poseen o no un orden posicional y un orden orientacional 5 Propiedades Actividad Óptica Una sustancia es ópticamente activa si desvía el plano de polarización de un haz de luz que la atraviesa. 6 Polaridad Presentan una distribución no uniforme de cargas eléctricas, constituyendo un dipolo. Al aplicar un campo eléctrico, el dipolo se orienta con el campo. En ausencia de campo con campo 7 Clasificación 1. Según su ordenamiento posicional 2. Geometría 3. Variable que los origina 8 Según su ordenamiento posicional a) Nemáticos: tiene orden de orientación, sin orden en su posición. b) Esmécticos: se organizan en capas, con orden orientacional c) Colestéricos: organización en capas, sin embargo cada plano tiene una rotación con respecto al siguiente y una orientación distinta. Nemático Esméctico 9 Colestérico Según su geometría A. Calamíticos. Relación diámetro/longitud muy baja B. Discóticos. Relación diámetro/longitud muy alta 10 Según la variable que los origina Termotrópicos. Si sus propiedades como líquido cristalino dependen de la temperatura. Liotrópicos. Producto de la mezcla de dos sustancias. El disolvente juega el papel de la temperatura. Micela 11 Aplicaciones 12 PANTALLAS LCD 13 LCD`S Monocromáticos 14 ¿Cómo funcionan? La luz se puede polarizar. los cristales líquidos pueden transmitir y cambiar la luz polarizada. La estructura de un cristal liquido puede ser cambiada por corriente eléctrica. Sustancias transparentes que pueden conducir la electricidad. 15 ¿Qué tipo de cristal liquido se utiliza? Termotropicos En fase nemática Son moléculas orgánicas alargadas en forma de bastón, rígidas en el centro y con cadenas laterales flexibles, también conocidos como calamiticos (aplicaciones técnicas) por ejemplo: MBBA y PCB 16 Dos vidrios paralelos sellados por los bordes, y mantenidos a una pequeña distancia (algunas micras) uno 17 de otro, que se rellena de cristal líquido. 18 Los LCD reflectivos son los que usan una fuente externa de luz para trabajar. Son muy baratos, se usan en relojes más que todo. El reloj es un buen ejemplo: los números aparecen en donde los electrodos generan una corriente, la cual hace que las moléculas de cristal líquido se alineen y no dejen pasar la luz. 19 ¿Y si queremos color? 20 Obtenemos una TV 21 Ventajas: 60% menos de consumo de potencia. 50% menos de peso. 4 veces menos espacio necesario en el escritorio. Imagen sin distorsiones en las esquinas. Claridad de píxel. Influencias magnéticas mínimas. No produce calor. No exige la vista del usuario 22 Otra aplicación… Termómetros Los cristales líquidos, al cambiar su temperatura, experimentan un cambio de color. Este efecto puede utilizarse para fabricar termómetros de cristal líquido. 23 Polímeros de cristal líquido (LCP) Los polímeros cristal líquido son materiales que incorporan grupos mesógenos en las cadenas poliméricas. Estos polímeros combinan las propiedades de los cristales líquidos con las inherentes a los polímeros. La cristalinidad liquida en polímeros puede ocurrir ya sea por disolución de un polímero en un disolvente (polímeros de cristal líquido liotrópicos) o por calentamiento de un polímero por encima de su punto de fusión o temperatura de transición vítrea (polímeros de cristal líquido termotrópicos). Los polímeros de cristal líquido están presentes en forma fundida o sólida. 24 Clasificación de LCP Los LCP se pueden dividir en tres categorías de acuerdo a la temperatura de deformación por calor: 1. Tipo I LCP: Superior a 300°C. 2. Tipo II LCP: Entre 200°C y 300°C. 3. Tipo III LCP: Por debajo de 200°C 25 26 PROPIEDADES El procesamiento de LCP en fase de cristal líquido (o mesofase) da lugar a fibras y materiales inyectados que tienen altas propiedades mecánicas como consecuencia de las propiedades de auto-refuerzo derivados de la orientación macromolecular en la mesofase. Pueden ser elaborados en estado fundido en un equipo convencional a altas velocidades con excelente replicación de detalles del molde. Existe poco entrelazamiento de las moléculas, y la aplicación de una fuerza de cizalladura ligera las orienta en una dirección. Una vez enfriado y solidificado, mantiene un estado estable. Alto módulo elástico Absorben vibraciones. Coeficientes de dilatación pequeños. 27 El monómero utilizado para LCP termotrópicos puede ser el p-HBA (ácido para-hidroxibenzoico o ácido 4-hidroxibenzoico). Los polímeros polimerizados únicamente a partir de p-HBA no se funden y, como tal, no se pueden procesar. Por lo tanto, la copolimerización con monómeros diferentes se lleva a cabo y se adopta un equilibrio entre el punto de fusión y las propiedades de cristal líquido cuando se fabrica el LCP. 28 En forma sólida el principal ejemplo de LCP liotrópico es la poliamida comercial conocida como Kevlar. La estructura química de esta poliamida consiste en anillos aromáticos linealmente sustituidos unidos por grupos amida. Kevlar ® 29 Aplicaciones Cuerdas y cables. Bolsas de aire Artículos deportivos Guantes anticorte. 30 Referencias Martínez S et.al Cristales líquidos: un ejemplo fantástico de aplicación tecnológica de las propiedades de la materia / Susana Martínez Riachi...[et.al.]. - 1ª ed. - Córdoba : Agencia Córdoba Ciencia, 2005. García-Colín S y Rosalío Z, Líquidos exóticos, FCE, 1°Edición, 1995, México D.F. http://www.123rf.com/photo_12416303_twisted-nematic-liquid-crystal-moleculestructural-formula.html http://www.oocities.org/vifibio/06PRINCIPIODEFUNCIONAMIENTOLCD.PDF http://www.hablandodeciencia.com/articulos/2011/11/23/todo-depende-del-cristalcon-que-se-mira/ http://espaciodelaciencia.blogspot.mx/2010/08/cristales-liquidos.html http://www.youtube.com/watch?v=pPBLCLij4nU http://www.youtube.com/watch?v=h2xIjj7wBac http://www.youtube.com/watch?v=Ltc4JVJpvik http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2013/04/lcp.html http://www.quimica.urv.es/~w3qo/poliurv/cast/cristalls.html 31
