向列相液晶的連續(xù)體力學(xué)與空間各向異性優(yōu)勢格點模型的研究.pdf

1、關(guān)于液晶的理論可以分為兩大基本類別：一類是連續(xù)介質(zhì)理論，另一類是分子理論。
　　 這兩種理論研究問題的思路大相徑庭，但在解釋有關(guān)液晶的現(xiàn)象中各有所長。
　　 連續(xù)介質(zhì)理論主要解釋液晶在電場、磁場和力場等外場中的行為。本文第一部分以液晶連續(xù)體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，研究混合排列向列相(HAN)液晶的動力學(xué)行為。建立了三種情形下的指向矢運動方程，即嚴格考慮引流效應(yīng)，通過有效粘滯系數(shù)γeff考慮引流效應(yīng)和完全忽略引流效應(yīng)。通過對加電壓

2、和撤電壓過程的數(shù)值模擬，我們發(fā)現(xiàn)：通過有效粘滯系數(shù)γeff考慮引流效應(yīng)不會發(fā)生引流效應(yīng)引起的指向矢過傾斜現(xiàn)象，但會影響液晶響應(yīng)速度。
　　 分子理論是從分子間相互作用出發(fā)研究液晶的宏觀性質(zhì)。由于液晶分子為有機大分子，通常只能通過兩體勢模型描寫其相互作用。1996，Gruhn和Hess基于向列相的宏觀彈性自由能密度公式提出了一種空間各向異性兩體作用勢模型(Gruhn-Hess 模型)。有兩種從彈性能到勢參數(shù)的映射方案，分別稱為模型

3、一和模型二。最近，作者將兩體勢理論與彈性理論相結(jié)合,討論了勢參數(shù)與彈性常數(shù)k13的關(guān)系,建立了新的模型—修正Gruhn-Hess 兩體勢模型。本文二、三部分基于該兩體勢模型研究彎曲形變向列相液晶盒和TN 模式液晶盒。該兩體勢是空間各向異性的并且依賴于液晶的彈性常數(shù)。
　　 第二部分利用單一彈性常數(shù)近似下的修正模型研究彎曲形變向列相液晶盒。在理想有序條件下，對模型進行連續(xù)化處理，截斷到形變的二階項，給出的自由能密度公式與含k13項

4、的彈性理論公式一致。使用模型直接研究強錨泊彎曲形變向列相盒，并不出現(xiàn)彈性理論給出的邊界處不連續(xù)。通過Monte Carlo 模擬研究發(fā)現(xiàn)，兩體勢中的k13項將加劇彎曲盒中間層的漲落。第三部分利用模型一模擬研究TN 模式液晶盒。通過Monte Carlo 模擬和瓊斯矩陣方法得到TN 液晶盒的電光特性曲線和中間層指向矢分布。我們發(fā)現(xiàn)：電光特性曲線和中間層的極角分布曲線相似；k33/k11取值會影響陡度因子γ的大小，k33/k11取值越大，陡