Growth mechanism of spontaneous flow of liquid crystals induced by electric field

电场诱导液晶自发流动的生长机理

基本信息

批准号：
22H01190
负责人：
長屋智之
金额：
$ 9.4万
依托单位：
Oita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01190/
关键词：
液晶レオロジー液晶電気対流散逸構造

项目摘要

パターン電極を用いた平均流の成長とゆらぎの解析：フォトリソグラフィーの技術を使ってガラス板上の均一な透明電極のスパッタ膜の一部をエッチングにより除去し，1mm×1mm，3mm×3mmの正方形の領域のみに電場を掛けられる液晶セルを作成した。電圧を変えて平均流の大きさ，方向の時間発展を測定した。印加周波数が50Hz程度の低周波の場合，平均流の大きさは電場の２乗に応じて増加した。また，2kHz程度の高周波の場合は，液晶対流は発現しないので，自発流れもない。正方形領域が1mm×1mmの場合，局所的な平均流が時間と共に領域全体に渡る大きな回転流になったが，3mm×3mmの場合にはこのような現象は観測されなかった。平均流の並列処理画像解析ソフトの作成：計画通り従来のプログラムをマルチスレッド化することができた。従来の平均流の解析プログラムは，データ解析ソフトのIgor Proのマクロ機能を用いていた。観測画像を14×14の小画像に分割し，各々の画像の各時刻とその次の時刻で２次元相互相関関数をフーリエ変換を利用して計算し，相互相関関数の最小値をとる座標の原点からのずれが平均流となる。Igorの関数を利用して比較的容易に計算ができたが，一つの画像に対して約30分程度かかった。そこで，Igorのユーザー組み込み関数機能を利用して，C++のマルチスレッドプログラムを作成し，同じ計算を5倍以上の速さで行えるようにした。シッフ塩基系液晶での自発流れ(負の粘性)の解析：従来行われていたMBBA液晶，EBBA液晶に加えて，PBBA液晶とBBBA液晶のせん断速度とせん断応力の関係を実験的に調べた。PBBA液晶,BBBA液晶においても自発流れは存在したが，その大きさはMBBA液晶，EBBA液晶よりも小さかった。最も自発流れが大きいのはEBBA液晶であることがわかった。

使用图案电极对平均流量生长和波动的分析：通过蚀刻来除去玻璃板上均匀透明电极的一部分溅射膜，以创建一个仅适用于1mm x 1mm和3mm x 3mm的正方形区域的液晶细胞。更改电压以测量方向的平均电流幅度和时间演化。当应用频率在约50 Hz时较低时，平均电流幅度响应于电场的平方。此外，在高频的高频约为2kHz的情况下，不会发生液晶对流，因此没有自发的流动。当方形区域为1 mm x 1 mm时，局部平均电流会随着时间的推移变为较大的旋转电流，但是当方形区域为3 mm x 3 mm时，未观察到这种现象。为平均流量创建并行图像分析软件：按计划，传统程序可以被多线程。常规分析程序使用了Igor Pro的宏观功能，这是一个数据分析软件。观察到的图像分为小的14 x 14图像，并使用傅立叶变换在每个时间和下一次计算每个图像的二维互相关函数，并且偏离坐标的起源的偏差，这些坐标的原点使交叉相关函数的最小值变为平均电流。尽管计算相对易于使用Igor的功能，但一张图像花了大约30分钟的时间。因此，我使用Igor的内置用户功能来创建C ++多线程程序，从而使相同的计算更快地执行了五次以上。基于Schiff碱基液晶的自发流动（负粘度）的分析：除了常规的MBBA液晶和EBBA液晶外，还研究了剪切速度与PBBA液晶和BBBA液晶的剪切应力之间的关系。尽管PBBA液晶和BBBA液晶中存在自发流，但它们的尺寸小于MBBA液晶和EBBA液晶。发现EBBA液晶具有最大的自发性流量。