Кристалічні тіла – тверді тіла, у яких спостерігається впорядковане розташування частинок (утворюють кристалічні ґратки).

Аморфні тіла – тіла , що частинки яких не утворюють кристалічні ґратки і в цілому розташовані безладно.

Особливості

Для монокристалів характерна анізотропія фізичних властивостей. Зовнішня форма монокристалу обумовлена його атомно-кристалічною ґраткою і умовами (переважно швидкістю й однорідністю) кристалізації. Повільно вирощений монокристал майже завжди набуває добре вираженого природного огранення, в нерівноважних умовах (середня швидкість росту) кристалізації огранення проявляється слабко.

Анізотропія - це залежність фізичних властивостей від напрямку всередині кристалу.

Найхарактернішою особливістю кристалів є їхня природна анізотропія. Саме тому, що швидкості росту кристалів у різних кристалографічних напрямках розбіжні, кристали виростають у формі правильних багатогранників (шестикутні призми кварцу, кубики галіту, восьмикутні кристали алмазу та ін.).

Рідки́й криста́л — специфічна термодинамічна фаза деяких речовин, якій властиві риси як рідини (текучість), так і кристалу (анізотропія властивостей).

Загальна для всіх типів рідких кристалів властивість — подвійне заломлення світла, характерне для більшості твердих кристалів, за допомогою якої можна ідентифікувати мезоморфний стан. Другою властивістю, характерною для холестеричних рідких кристалів, є обертання площини поляризації.

Рідкокристалічні дисплеї мають низьке енергоспоживання, тому вони знайшли широке застосування, як в кишенькових пристроях (годинниках, мобільних телефонах, кишенькових комп'ютерах), так і в комп'ютерних моніторах, телевізорах тощо.

Щодо одних властивостей середовище може бути ізотропним, щодо інших — анізотропним. Може різнитися також ступінь анізотропії.

Це явище характерне для показника заломлення світла, діелектричної сталої, теплопровідності, магнітних властивостей кристалів, проникності порід і т. і. Виявляється в кристалах низької симетрії та рідких кристалах.

Приклади

• Анізотропія гірських порід — залежність деяких властивостей гірських порід (деформаційних, електричних, теплових, магнітних, оптичних та ін.) від напряму їх вимірювання. Пов'язана з мікрошаруватістю, впорядкованим орієнтуванням зерен та кристалів, мікротріщинуватістю. Яскравим прикладом анізотропії механічного характеру є властивості осадових гірських порід (сланців, глин тощо) — їх міцність поперек нашарування в кілька разів вища, ніж вздовж нашарування.

• Анізотропія пласта — залежність фізичних властивостей (механічних, оптичних, електричних, фільтраційних тощо) порід пласта від напрямку, в якому вони вимірюються. Анізотропія пласта за проникністю — відмінність проникності (коефіцієнтів проникності) порід у напрямах, що паралельні нашаруванню (чи напряму розвитку тріщин) і перпендикулярні до нього (звичайно з перевищенням першого над другим). При шаровій будові пласта це зумовлено орієнтацією частинок породи при їх осіданні та різним ступенем цементації в цих напрямах. Стосовно до тріщинуватого пласта це пов'язано з переважним напрямом орієнтації тріщин. Анізотропія за проникністю властива пластам-колекторам, впливає на приплив флюїдів до свердловини, вибір інтервалів перфорації, встановлення гранично допустимих дебітів, швидкість переміщення ГНК і ВНК при розробці покладів та інших значеннях.

• Анізотропія Всесвіту — відмінність властивостей Всесвіту у різних напрямках.

• Анізотропія часу — існування необоротних (у часі) явищ, процесів. Являє собою наслідок термодинамічної ентропії.

Полікристали – тверді тіла, які складаються з багатьох хаотично орієнтованих маленьких кристаликів, що зрослися між собою (метали, глина, сплави металів). Полікристалічні тіла ізотропні, тобто їх властивості однакові в усіх напрямках.

Основна макроскопічна особливість монокристалів — анізотропія їх властивостей, тобто неоднаковість фізичних (механічних, теплових, електричних, магнітних, оптичних) властивостей у різних напрямах кристалів.

Основна макроскопічна особливість монокристалів — анізотропія їх властивостей, тобто неоднаковість фізичних (механічних, теплових, електричних, магнітних, оптичних) властивостей у різних напрямах кристалівХоча кристали люди цінували протягом історії здебільшого як будівельні матеріали або декоративні предмети. Сьогодні їх все більше використовують як технологічні матеріали. Сонячні елементи та напівпровідники – це дві останні розробки науки.

Тверді тіла( кристалічні та атмосферні). Монокристали, полікристали. Анізотропія кристалі

Тверді тіла можуть бути кристалічними або аморфними. Кристалічні тіла мають регулярну структуру, в той час як аморфні тіла мають безладну або випадкову структуру. Монокристали складаються з одного кристалічного об'єкта, тоді як полікристали містять багато кристалічних зерен. Анізотропія виникає через нерівномірне розташування атомів у кристалічній ґратці, що призводить до різниці властивостей в різних напрямах.

https://youtu.be/93Dh-27t4G8?feature=shared

Загальна для всіх типів рідких кристалів властивість — подвійне заломлення світла, характерне для більшості твердих кристалів, за допомогою якої можна ідентифікувати мезоморфний стан. Другою властивістю, характерною для холестеричних рідких кристалів, є обертання площини поляризації.

Властивості

Загальна для всіх типів рідких кристалів властивість — подвійне заломлення світла, характерне для більшості твердих кристалів, за допомогою якої можна ідентифікувати мезоморфний стан.

Другою властивістю, характерною для холестеричних рідких кристалів, є обертання площини поляризації. Якщо пропускати лінійно-поляризоване світло через шар холестеричної мезофази перпендикулярно молекулярним шарам, то напрямок коливань електричного вектора світової хвилі буде повернуто вліво або вправо. Площина коливань світла також повертається вліво або вправо. Кут обертання пропорційний товщині шару речовини. Кут обертання плоскості поляризації для цих речовин порядку кількох десятків градусів на 1 мм шляху світлового сигналу, в той час як холестерині рідкі кристали, які мають сильну оптичну активність, обертають плоскість поляризації світла навіть до 18000^о на 1 мм шляху.

Застосування

Рідкокристалічний дисплей (англ. liquid crystal display, LCD) — електронний пристрій візуального відображення інформації (дисплей), принцип дії якого ґрунтується на явищі електричного переходу Фредерікса в рідких кристалах. Дисплей складається з довільної кількості кольорових або монохромних точок (пікселів), і джерела світла або відбивача (рефлектора).

Кожна з кольорових точок рідкокристалічного дисплея складається з кількох комірок (як правило, з трьох), попереду яких встановлюються світлові фільтри (найчастіше — червоний, синій і зелений). Тобто колір певної точки і її яскравість визначається інтенсивностями світіння комірок, з яких вона складається.

Керування кожною рідкокристалічною коміркою здійснюється з допомогою напруги, яку подає на комірку один з транзисторів тонкої підкладки (TFT — абревіатура англійського виразу «Thin Film Transistors»).

Рідкокристалічні дисплеї мають низьке енергоспоживання, тому вони знайшли широке застосування, як в кишенькових пристроях (годинниках, мобільних телефонах, кишенькових комп'ютерах), так і в комп'ютерних моніторах, телевізорах тощо.

Піксель складається з: кольорового фільтра; горизонтального поляризатора; оточеного двома шарами скла рідкокристалічного шару, який здатен змінювати свою поляризацію; вертикального фільтра.

Екран LCD є масивом маленьких сегментів (пікселів), котрими можна маніпулювати для відображення інформації. LCD має кілька шарів, де ключову роль грають дві панелі, зроблені з вільного від натрію і дуже чистого скляного матеріалу, який називають субстратом або підкладкою. Проміжок між шарами заповнений тонким шаром рідкого кристалу. На панелях є борозенки, що надають їм спеціальної орієнтації. Борозенки розташовані паралельні між собою в межах кожної панелі, але борозенки однієї панелі перпендикулярні до борозенок іншої. Поздовжні борозенки утворюються внаслідок нанесення на скляну поверхню тонких плівок прозорого пластику, що потім спеціальним чином обробляється.

Борозенки орієнтують молекули рідкого кристалу однаково у всіх комірках. Молекули одного з типів рідких кристалів (нематиків) при відсутності напруги повертають вектори електричного (і магнітного) полів світлової хвилі на деякий кут у площині, перпендикулярній до напрямку поширення світлового променя. Нанесення борозенок на поверхню скла дозволяє забезпечити однаковий кут повороту площини поляризації для всіх комірок. Проміжок між панелями дуже тонкий.

Джерело

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D1%96%D0%B4%D0%BA%D1%96_%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8

Властивості рідких кристалів включають анізотропію, тобто властивості, що залежать від напрямку, і можливість керування їхньою структурою зовнішніми впливами, такими як електричне або магнітне поле.

Рідкі кристали застосовуються в різних областях, таких як електроніка (наприклад, в екранах рідкокристалічних дисплеїв), оптика (наприклад, в оптичних приладах та лазерах), медицина (наприклад, у датчиках тиску) та інші.

Зважаючи на їхні унікальні властивості, рідкі кристали знаходять широке застосування у виробництві різноманітних пристроїв і технологій, де важливі анізотропія, керованість і стабільність.

Рідки́й криста́л — специфічна термодинамічна фаза деяких речовин, якій властиві риси як рідини (текучість), так і кристалу (анізотропія властивостей).

Яка властивість кристалів?

Загальна для всіх типів рідких кристалів властивість — подвійне заломлення світла, характерне для більшості твердих кристалів, за допомогою якої можна ідентифікувати мезоморфний стан. Другою властивістю, характерною для холестеричних рідких кристалів, є обертання площини поляризації.

Де застосовується?

Рідкокристалічні дисплеї мають низьке енергоспоживання, тому вони знайшли широке застосування, як в кишенькових пристроях (годинниках, мобільних телефонах, кишенькових комп'ютерах), так і в комп'ютерних моніторах, телевізорах тощо.

Рідкокристалічні дисплеї мають низьке енергоспоживання, тому вони знайшли широке застосування, як в кишенькових пристроях (годинниках, мобільних телефонах, кишенькових комп'ютерах), так і в комп'ютерних моніторах, телевізорах тощо.

Властивості Загальна для всіх типів рідких кристалів властивість — подвійне заломлення світла, характерне для більшості твердих кристалів, за допомогою якої можна ідентифікувати мезоморфний стан. Другою властивістю, характерною для холестеричних рідких кристалів, є обертання площини поляризації

Рідкі кристали міцно і надовго увійшли в наше повсякденне життя: вони використовуються в дисплеях мобільних телефонів, комп'ютерів, в електронному годиннику, калькуляторах і це лише частина їх застосування

Рідкокристалічну фазу можна отримати двома шляхами: плавленням відповідної кристалічної речовини — тоді річ іде про термотропні рідкі кристали, або розчиненням речовини, здатної давати ліотропні рідкі кристали.

Нагрівання речовини, що знаходиться при нормальних умовах в кристалічному стані, до мезоморфного приводять до ряду фазових переходів при температурах Т₀, Т₁, Т₂, …, Т_пр, де Т₀ – температура плавлення кристалів з утворенням мезоморфної фази, а Т_пр — температура просвітління або зникнення рідкокристалічної фази та переходу її в ізотропну рідину. Температури Т₁, Т₂ … — точки можливих полімезоморфних перетворень всередині рідкокристалічної фази.

Температури фазових переходів для однієї й тої ж речовини розрізняються в залежності від напрямку температурних змін, тобто для нагрівання та охолодження. В зв'язку з легкістю переохолодження мезоморфної фази особливо помітна різниця в температурі Т₀ при нагріванні та охолодженні. Послідовність перетворень, яку перетерплює речовина при нагріванні та охолодженні, також не завжди збігається. Фазові перетворення в речовинах, що утворюють мезоморфний стан тільки при охолодженні, називаються монотропними, в відмінності від енантіотропних перетворень, що спостерігаються як при нагріванні, так і при охолодженні речовини. Ряд поліморфних перетворень всередині мезофази може мати також монотропний характер.

Дуже часто на практиці необхідно розширити температурний діапазон мезофази або збільшити різницю Т_пр — Т₀ між температурою просвітління або плавлення рідкого кристала. З цією ціллю різні рідкі кристали перемішують в таких пропорціях, щоб утворилась евтектична суміш. Температура плавлення Т₀ такої суміші має різко виражений мінімум, який нижче температури плавлення кожного з компонентів. Величина температури просвітління буде проміжною між температурами просвітління кожного з компонентів суміші.

Якщо суміш утворена речовинами, молекули яких мають однакову будову та якщо ці речовини утворюють ідеальні розчини, то склад евтектичної суміші можна дуже точно обчислити за допомогою рівняння Шредера-Ван Лаара.

Рівняння Шредера-Ван Лаара не можна застосовувати в тому випадку, коли один з компонентів суміші має будову, що значно відрізняється від будови інших компонентів, або ж якщо він не утворює мезофазу. Але навіть якщо компоненти суміші схожі, температури Т₀ та Т_пр, що обчисленні теоретично, треба перевірити експериментально.

Наявність в рідких кристалах дальнього порядку в орієнтації молекул викликає анізотропію електричних і магнітних властивостей, притаманну твердим кристалам. Однак, у відмінності від твердих тіл, сили міжмолекулярної взаємодії тут значно слабші. Енергія деформації рідких кристалів мала, тому їх молекулярну структуру легко змінити під дією електричного та магнітного полів невеликої потужності. Для зміни структури достатні також незначні температурні коливання або механічний вплив на рідкі кристали — згадайте як мигтить дисплей при легенькому тиску пальцем. Структурним змінам рідких кристалів супроводжує зміна їх оптичних властивостей, так як вторинними ефектами зміни орієнтації молекул є зміни ступеня пропускання та відображення світла, кругового дихроїзму, оптичної активності та офарблення. Звідси випливає, що ці властивості легко управляються, особливо у випадку холестеричних рідких кристалів. Зміна офарблення холестеричних рідких кристалів проходить під дією мінімальних температурних коливань.

Основні властивості рідких кристалів

Анізотропія: Фізичні властивості (механічні, оптичні, електричні) залежать від напрямку орієнтації молекул.

Плинність: Подібно до рідин, РК приймають форму посудини.

Орієнтаційний порядок: Молекули впорядковані в просторі, але не мають жорсткої кристалічної решітки.

Наявність в рідких кристалах дальнього порядку в орієнтації молекул викликає анізотропію електричних і магнітних властивостей, притаманну твердим кристалам. Однак, у відмінності від твердих тіл, сили міжмолекулярної взаємодії тут значно слабкіші. Енергія деформації рідких кристалів мала, тому їх молекулярну структуру легко змінити під дією електричного та магнітного полів невеликої потужності. Для зміни структури достатні також незначні температурні колихання або механічний вплив на рідкі кристали. Структурним змінам рідких кристалів супроводжує зміна їх оптичних властивостей, так як вторинними ефектами зміни орієнтації молекул є зміни ступеня пропускання та відображення світла, кругового дихроїзму, оптичної активності та офарблення. Звідси випливає, що ці властивості легко управляються, особливо в випадку холестеричних рідких кристалів. Зміна офарблення холестеричних рідких кристалів проходить під дією мінімальних температурних колихань

Деякі мезогени можуть утворювати кілька мезофаз. В залежності від способу утворення мезофаз рідкі кристали поділяються на ліотропні та термотропні. Ліотропні рідкі кристали проявляють властивості мезофаз при певних концентраціях мезогену у розчиннику, в той час як термотропні рідкі кристали є мезофазами в певних температурних межах. Останні в свою чергу поділяються в залежності від способу впорядкування молекул (в

залежності від симетрії) на нематичні рідкі кристали (нематики) та смектичні рідкі кристали (смектики). Нематики, молекули яких мають продовгувату стержневидну форму, характеризуються дальнім орієнтаційним порядком, проте не мають дальнього трансляційного порядку. Тобто, існує певний переважний напрям орієнтації довгих осей молекул нематика, який характеризується одиничним вектором і називається директором. Смектична мезофаза відрізняється від нематичної наявністю дальнього трансляційного порядку. Таким чином, молекули смектиків розміщуються шарами. Холестеричні рідкі кристали (холестерики) складаються з оптично активних молекул, тобто несиметричних молекул із хіральністю. Холестеричні рідкі кристали характеризуються далеким порядком в одному напрямку, в якому директор є періодичною функцією. Період зміни напрямку директора називається кроком спіралі. Оскільки крок спіралі холестеричних рідких кристалів залежить від температури, вони міняють колір, дри нагріванні чи охолодженні.

Рідкі кристали — це особливі речовини, які мають властивості і рідини, і твердого тіла одночасно.

🔹 Основні властивості:

• можуть текти, як рідина

• мають впорядковану структуру, як кристали

• змінюють свої властивості під дією температури та електричного поля

🔹 Де використовуються?

• екрани телефонів і телевізорів (LCD)

• комп’ютери

• електронні годинники

🔹 Цікавий факт:

Коли через рідкі кристали проходить електричний струм, вони змінюють розташування молекул — саме тому ми бачимо зображення на екрані.

🔹 Висновок:

Рідкі кристали — дуже важливі в сучасній техніці, без них не було б більшості екранів.