非液非晶的“变色龙”，本文主要内容关键词为：变色龙论文,非液非晶论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1888年的一个傍晚，奥地利植物学家莱尼茨尔还在实验室忙个不停。他在研究类固醇的植物生理作用时，需测定刚制成的苯甲酸胆固醇的成分。当他加热这种结晶体时，奇怪的事情发生了：苯甲酸胆固醇竟然有两个熔点，而通常固态物质只有一个熔点。莱尼茨尔反复观察，发现这个结晶体的冷却过程不但有两个熔点，而且在晶体的熔解液从冷却至凝固点之前，还会呈现出许多不断变幻的鲜艳色彩。
莱尼茨尔将其发现告诉了德国物理学家莱曼，莱曼在着手研究后，即将这种集液体、晶体二重性于一身的物质命名为液晶。于是一位生物学家和一位物理学家联手，使液晶这个新生儿在19世纪末呱呱坠地。
“变色”的秘密
一架客机因故障降落在某地机场，但机械师检查半天也找不出毛病。液晶专家来了，只见他把两瓶化学药剂往机翼上一刷，奇迹就发生了，机翼上出现了一条颜色异常的缝隙。
原来，这里利用了液晶的“温度效应”。当机翼出现缝隙时，该处聚集的空气就多，温差也大，敏感的液晶物质就会显现出内部裂纹的形状，这就是液晶的无损探伤。
液晶为什么会随温度的变化而显现不同的色彩呢？先从液晶本身说起。
众所周知，物质在一般条件下，分为固态、气态和液态，但有一类有机化合物却是处于液体和固体之间的物质状态，即液晶。液晶既具有液体易流动的特征，又具有晶体的某些特征，如光学、磁学等。顾名思义，它是可以流动的晶体。
液晶的分子结构本来与晶态的分子一样，排列都是有规则的，但将能形成液晶的固体加热到它的第一熔点时，其内部分子虽排列仍有序，但有序度发生了变化，因而分子能够流动起来，如同液体一样。
什么样的物质才是液晶呢？自然存在的液晶材料不多，大量的液晶是人工合成的，分为两大类。据估计，在有机物中至少有5 ％的化合物加热到一定温度就会变成液晶，叫热致液晶。另一些有机物溶于水或水溶剂也会变成液晶，叫溶致液晶。目前已经发现的液晶有5000多种，用途极为广泛。
温度效应是液晶的重要特性，其原理关键在于液晶的分子构型。用于测定技术的液晶材料由分层排列的棒状分子组成，在分子层之间，相邻两层分子的排列方向扭转了一定的角度，因而使整个结构呈现螺旋形，这种螺旋形构型会随着温度的变化而自动地伸长或收缩，从而使反射光的颜色也会随之发出变幻不定的色彩。
液晶的这一特性有许多重要的应用，如检测金属材料的无损探伤、红外线转换、微电子学中热点检测、医疗诊断等。
“变色龙”的十八般“武艺”
温度效应不过是液晶的本领之一，它奇妙的效应还有不少。
光电效应 这是液晶最有用的性质之一。液晶分子虽排列有序，但其性格极为娇嫩，对热、电、磁、光、声、力、化学气体、辐射等的外界条件之变化都极敏感。外电场的微小变化，即引起液晶分子排列方式的改变，从而引起其光学性质的改变。绝大多数液晶显示器材的工作原理就是如此。如液晶显示的电子表、液晶电视机等。
记忆效应 科学家在实验中发现，在金属板和透明塑料薄膜之间放进液晶，用带电荷的针在塑料薄膜上任意画图写字，撤去表面电荷，数周后再通上电，图字又会在薄膜上重视。
具有记忆力的液晶经开发，用途日益广泛。英国近年推出一种液晶数据储存卡，其记忆力和识别力很强，数据可很快擦去和改正，卡片足以用10年之久。
理化效应 某种液晶能吸附极微量的化学物质，从而引起液晶的颜色变化，为此，化工厂可利用液晶物质监测有毒气体。
辐照效应 液晶物质对能量较高的电离辐射也很敏感，故可用它来测量X射线、中子等的剂量。
液晶在磁、红外线、超声波等方面都有应用。深入研究液晶，还有助于揭开生命之谜。因此有理由相信，液晶在21世纪还将大放异彩。