Consultar: Programa de Pós-Graduação em Física (Acadêmico)

Título [PT]: Caracterização eletro-óptica de cristais líquidos dispersos em matriz polimérica
Autor(es): Manoel Messias Alvino de Jesus
Palavras-chave [PT]:

Cristal líquido polimérico. Caracterização eletro-óptica. Cristal líquido liotrópicos. Matriz dispersa. Permissividade elétrica. Fotosensibilidade.

Paulo Ricardo Garcia Fernandes [Orientador] - UEM Hatsumi Mukai [Co-orientador] - UEM Jean Jacques Bonvent - UMC

Resumo: Ao longo de décadas, os cristais líquidos vêm sendo utilizados quase que exclusivamente em dispositivos eletro-ópticos tais como mostradores de informações (displays) e sensores. A caracterização de tais dispositivos torna-se possível, sobretudo em função de suas propriedades físicas anisotrópicas. Embora pesquisas em cristais líquidos liotrópicos (CLL) apresentem peculiaridades intrigantes do ponto de vista científico, o interesse nessa classe de cristais líquidos é bastante focado para o estudo de sistemas biológicos, tendo em vista o fato de que apresentam estruturas semelhantes a muitos componentes orgânicos como o sangue, membranas celulares e mitocôndrias. Porém, a aplicação de CLL em mostradores não constitui, necessariamente, uma barreira intransponível e sim um gratificante desafio para os pesquisadores da área, levando-se em consideração, sobretudo, o fato de que CLL possuem um custo muito inferior a cristais líquidos termotrópicos (CLT) com caracterização e produção relativamente simples. Os CLL são formados pela dispersão de moléculas anfifílicas em água, dando origem a agregados, com anisotropia de forma, denominados "micela". Nas mesofases líquido cristalina, exibem uma ordem orientacional de longo alcance, podendo ser uniaxial ou biaxial, ao passo que CLT são formados por moléculas "rígidas" com anisotropia de forma. Na segunda metade da década de 80 foi desenvolvido um novo material à base de CL (cristal líquido) e polímero, tal material foi denominado PDLC (Polimer Dispersed Liquid Crystal - cristal líquido disperso em polímero). Nesses elementos, o cristal líquido encontra-se confinado em uma matriz polimérica em pequenas cavidades esféricas (ou próximas de esféricas), de tamanho variável de acordo com a concentração da mistura CL - Polímero. O objetivo deste trabalho é estudar as propriedades eletro - ópticas tais como permissividade elétrica e transmitância de CLs e PDLCs. A permissividade elétrica desses materiais (em função da freqüência) é determinada através de uma técnica de espectroscopia dielétrica, em que o material a ser analisado é colocado entre as placas de um capacitor. A resposta dinâmica do material deve-se basicamente a mecanismos de relaxação dielétrica, ou seja, orientação de dipolos permanentes ou indução de dipolos. Nas medidas realizadas, utilizamos CLT (E7), CLL, PDLC (CLL + NOA65 e CLT + NOA65). Produzimos os PDLCs basicamente com um único polímero fotossensível, o NOA 65 (Norland Optical Adhesive 65). Foram caracterizadas células com diferentes concentrações de CL e diferentes espessuras. Observamos que as medidas de permissividade elétrica dos meios caracterizados dependem fortemente da geometria e da área do capacitor e nossos resultados mostram que a melhor geometria para caracterização dielétrica é a geometria circular, com área relativamente grande. As investigações das propriedades eletro-ópticas se deram basicamente através de três técnicas: espectroscopia dielétrica, refratometria óptica, e transmitância óptica, além de microscopia óptica de luz polarizada. Determinamos a permissividade elétrica em função da freqüência e amplitude do campo elétrico aplicado. Através dessas técnicas podemos observar o processo de relaxação de meios dielétricos tais como PDLC, formados por CLT e CLL, e a partir de então verificar as alterações sofridas em função do confinamento e da geometria do sistema. Provamos ainda que os resultados de espectroscopia dielétrica obtidos com um Lock-In são equivalentes aos resultados obtidos com uma ponte de impedância comercial (Solartron 1260). Abstract: Throughout decades, liquid crystals come almost being used exclusively in electro-optic devices such as displays of information and sensors. The characterization of such devices becomes possible, over all in function of its anisotropic physical properties. Although research in lyotropics liquid crystals (LLC) presents intriguing peculiarities of the scientific point of view, the interest in this liquid crystal class has a focus in the study of biological systems, in view of the fact of they present similar structure to many organic components as the blood, cellular membranes and mitochondria. The application of LLC in devices does not constitute, necessarily, an insurmountable barrier but a rewarding challenge for the researchers of the area, taking in consideration, over all, the fact of that LLCs possess an very inferior cost and characterization and production relatively simple if compare to TLC (thermotropic liquid crystals). The CLL are formed by amphiphilic molecules dispersed in water forming aggregates called "micelles", with an anisotropy of form. In liquid crystalline mesophases, show a long-range orientational order, being uniaxial or biaxial, to the step that TLC are formed by "rigid" molecules with anisotropy of form. In the second half of the decade of eighty was developed a new material to the based on LC (liquid crystal) and polymer; this material was called PDLC (Polymer-Dispersed Liquid Crystal). In these systems, the liquid crystal is confined in a polymeric matrix in small spherical (or curvilinear) drops. The size changes in accordance with the concentration of mixture LC- Polymer. The objective of this work is to study the electro - optic properties such as electric permissivity and transmittance of LCs and PDLCs. The electric permissivity of these materials (in function of the frequency) is determined through the technique of dielectric spectroscopy, where the material is placed enters the plates of a capacitor. The dynamic answer of the material must be basically mechanisms of dielectric relaxation, or either, orientation of permanent dipoles or induction of dipoles. In the measures carried out, we use CLT (E7), CLL, PDLC (CLL + NOA65 and CLT + NOA65). We basically produce PDLC with only one photo sensible polymer, the NOA65 (Norland Optical Adhesive 65). Different concentrations of LC have been used and cells with different thickness had been characterized. We observe that the measures of electric permissivity of the sample depend strongly on geometry and area of the capacitor. Our results show that best geometry for dielectric characterization is circular geometry, with relatively great area. The investigation of the electro-optical properties is was made basically through three techniques: dielectric spectroscopy, optic refractometry, and optic transmittance; we use also optical microscopy with polarized light. We determined the electric permissivity in function of the frequency and amplitude of the applied electric field. Through these techniques we can observe the process of the dielectric relaxation of PDLC, formed from TLC and LLC, and verify the changes suffered in function of the confinement and the geometry of the system. We prove also that the results of dielectric spectroscopy obtained with a Lock-In are the same that the results obtained using a commercial impedance bridge (Solartron 1260).

Idioma: Português Data de Publicação: 2005 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Paulo Ricardo Garcia Fernandes Co-Orientador: Profª. Drª. Hatsumi Mukai Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Departamento de Física Nível: Dissertação (mestrado em Física)/ UEM: Programa de Pós-Graduação em Física

Responsavel: inez
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: manoel_messias_alvino_jesus_2005.pdf
Tamanho: 14768 Kb (15122198 bytes)
Criado: 28-10-2009 16:38
Atualizado: 28-10-2009 17:34
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