奇特的显示材料——液晶

液晶作为一种新型电子显示材料在电子工业中享有盛誉，它已广泛应用于各种电子表、电子计算机、数字电压表和大屏幕电视机中。什么是液晶呢?所谓液晶就是液态晶体，它是一种既具有液态的流动性，又具有晶体的光学和电学特性的中间状态，也称为介晶相。某些有机物从固相加热或从液相冷却就可得到液晶相。液晶为什么会显示图像呢?这是因为当液晶受到外界电场、磁场和声能的刺激时，会引起光学效应。液晶显示利用的就是液晶的电光效应。如果在液晶薄膜上加电压，就会改变液晶对光的反射和透射情况，从而显示出图像来。

液晶显示有三大优点:①液晶本身不发光，只是反射环境光。因此白天光线越强，它反射的图像越清晰，不像电视荧光屏那样，必须在暗处才能看清楚。②用于显示的液晶的厚度一般在几十微米以下，加上电极板也只有几毫米，所以液晶元件一般薄而轻，应用十分方便。③液晶显示器耗电量一般极低，基本上不耗电能，所以用在以电池作为电源的袖珍仪表显示板上最理想。液晶材料一般是人工合成的有机化合物。例如常用的向列型液晶，其分子排列好像一束松散的缚在一起的铅笔头，它是一种甲亚胺族化合物;胆甾型液晶是胆固醇的衍生物。用于电子显示的液晶，例如电子手表显示屏，仪器上的液晶数码器等，都是几种向列型液晶的混合体，这样可降低材料的工作温度，保证在室温或更低温度下使用。

近几年来高分子液晶材料有了很大发展，它是一类新型的特种高分子材料，已经以纤维、复合材料和注模制件等广泛用于航空、航海和汽车等工业部门。如芳纶—1414液晶纤维，与等重量的钢材相比，抗张强度是钢的5倍，被称为“梦的纤维”。对液晶显示材料也应一分为二，目前尚有一定的不足之处，主要是响应速度不快(毫秒级)，工作寿命比较短，一般用于直流电的寿命是3000～5000小时，用于交流电的寿命是10000小时左右，所以电子手表用上3～5年就必须更换液晶数字显示屏。不过，液晶的这些不足之处，一定会不断得到改进，各种新型液晶材料定会不断涌现，为人类生活增光添彩!

智能液晶报警系统

自古以来，人们只知道石英、金刚石、食盐、白糖之类固体晶体。1888年，澳大利亚植物学家拉伊尼奇发现，苯甲酸胆固醇是一种有机液体，能够流动，却又具有结晶体的光学特性。翌年，德国物理学家利曼也发现了这一现象，便给它起名为“液体晶体”，简称“液晶”。1922年，法国的福利迪尔又根据用显微镜观察时的不同形态，把液晶分成三种类型:近晶型、向列型、胆甾型，并进行了重要研究。

虽说液晶的发现是科学上的一大突破。不过，当时人们不知道液晶可以派什么用场。液晶在实验室的玻璃柜里，委屈了几十年。直到1968年，人们发现液晶可以作为电子工业上的重要显示材料，具有许多奇异的特性。比如，通常它的分子排列整齐有序，清澈透明。然而，加上直流电场以后，分子的排列被打乱了，不透明了，变成深色，这叫“电光效应”。电子表里，装有金属薄膜电极，通电后，使某一部分液晶变得不透明，就显示出数字来。液晶本身不会发光，而是把周围的光线反射显示出数字或图像，所以越是在光线强烈的地方，反而越是清晰。它在暗处无法显示。

胆甾型的液晶，是条“变色龙”，会随着温度的高低而改变颜色，这叫“温度效应”。现在，人们在检查癌症时，在病灶附近皮肤上，涂了一层液晶。病灶上的癌细胞集中，活动特别厉害，温度往往比四周高。这样，利用液晶显示的不同颜色，可以判断病灶的位置、大小、形状。人们还制成膏药似的液晶片，贴在病人前额，护士一看液晶片的颜色，可以随时知道病人的体温。对于护理发烧中的病人，无疑是提供了方便。

有的液晶遇上氯化氢、氢氰酸之类有毒气体，也会变色，叫做“理化效应”。在化工厂里，人们把液晶片挂在墙上，一旦有微量毒气逸出，液晶变色了，提醒人们赶紧去查漏、堵漏。

液晶，已经把它的触角广泛地伸入现代科学的各个领域。1991年5月初，在英国伦敦豪华的萨伏依大饭店的展演厅内，正举行着英国皇家化学学会成立150周年的盛大庆典。

会上，一场别出心裁的熠熠生辉的时装表演不仅给庆典增添了气氛，更使与会者赞叹不绝。

这批时装的面料与常规的时装面料截然不同，它能在28℃～33℃的温度范围内，随温度的改变而变化出丰富的色彩。在28℃时，衣服会显现红色;在33℃时，衣服又会显现出蓝色。当女模特儿穿在身上时，由于身体各部位体温的变化，会使服装显现出像彩虹般迷人的色彩。这就是不久前由英国英克化学公司花了10年时间刚开发出的一种液晶时装。

这种新款服装面料所染用的染料是由悬浮在水状黏合树脂中的小胶囊所构成。小胶囊内含有液晶材料，胶囊则由不溶于水的凝胶物质交连而成，可以保护液晶材料不会因其他溶剂和增塑剂的影响而降解，并丧失受热变色的特性。这种染料可用常规方法涂敷在一种黑色的织物表面，形成一层35～40微米厚的受热变色染料层，使反射光能随温度的变化而显现出变幻不定的色彩。

那么，反射光如何随着温度的变化而显现出不同的色彩呢?原来，关键还在于胶囊内的液晶材料的分子结构。这里使用的液晶材料是一种棒状分子，这些棒状分子聚集在一起，会形成类似于弹簧状的螺旋构型。这种弹簧状的螺旋构型会随着温度的变化而自动伸长或收缩，从而使反射光的颜色也会随之发生变幻不定的色彩。

在此基础上，英克化学公司还开发出了变色范围从零下20℃～100℃以上的各种受热变色液晶材料。这些材料对温度的变化极为灵敏，能把整个可见光谱范围内的所有变化包含在不到1℃的范围内。由于温度变化的范围小，因而使它的应用范围大为扩展，为工业、医学和某些领域的研究和应用，提供了一个全新的手段。

随着人们对液晶材料的不断研究、开发，液晶这种崭新的材料一定会带给我们更多的方便与实惠。