书城科普读物南极北极哪里冷
14890300000027

第27章 胆甾醇苯甲酸酯转化为液晶时的温度

提起液晶,大家都很熟悉。每天不离身的手机、小巧玲珑的游戏机、旅游时携带的数码相机、做数学题时用的计算器、上网用的笔记本电脑,以及商店里售卖的新型平板液晶电视,上面都有一块或大或小的液晶显示屏。但你是否知道,为什么液晶能够显示文字和图像?

1888年,奥地利科学家莱尼茨尔实验时发现了一种奇怪的物质,学名叫胆甾醇苯甲酸酯,平时为固态晶体状,加热到145.5℃时融化成一种浑浊黏稠的液体,但如果继续加热到178.5℃时,它似乎再次融化,又变成清澈透明的液体。而且这两种液体的性质也截然不同。清澈透明的液体具有一种晶体特有的各向异性双折射现象,表明它具有规则性分子排列。

我们在物理课上学过,所有物质都有固、液、气三种形态。固态物质内部的原子或分子呈有规则的空间排列,不能相互移动,即具有一定的晶体结构;而当它呈液态时,内部的原子或分子排列毫无规则,可以自由移动。然而胆甾醇苯甲酸酯却兼有液态和固态两者的特性,既具有液体的流动性、黏性和形变等,又具有晶体结构有规则分子排列以及由此带来的光、电等性质。后来人们给这种既像液体又像晶体的物质起了个名字,叫做“液态晶体”,简称“液晶”。

迄今人们已发现了7万多种液晶物质,它们多数都是以碳分子为中心的脂肪族、芳香族和胆甾族有机化合物。科学家利用高倍电子显微镜观察液晶的分子形状,发现它们均为细长棒形,在正常情况下分子排列很有秩序,显得清澈透明,但如果放在不同电场下,就会改变分子排列,导致光线扭曲或折射,变得浑浊而不透明。

科学家利用这一特性,设计制造了一种新型显示装置,即在两片玻璃或塑料面板之间设置许多装有液晶的微小格栅,每个格栅都设有电极,通过控制电场的强弱,改变液晶的透光性。再在格栅背后装上光源,这样每个格栅就成为一个像素,不同像素之间的明暗对比便可形成所需的黑白图像。如果加上三色滤光片,则可显示彩色图像。这就是液晶显示器的原理。

液晶显示器具有很高的成像质量,画面层次分明,颜色绚丽,分辨率、清晰度高,而且工作电压低,省电,体积轻薄,使用寿命长,不会发出辐射,也不存在屏幕闪烁现象,不易造成视觉疲劳,正在逐步取代传统的阴极射线管显示器。

此外,液晶材料还可用于其他高科技领域,如作为结构材料制造高强度的防弹衣、照相机的液晶电子快门、信息存储器件,以及人造卫星和宇宙飞船上的一些特殊器件等。