Шепов В. Н., Дрокін Н. А.

Інститут Фізики ім. Л. В. Киренського СО РАН Академмістечко, Красноярськ – 660036, Росія Красноярський державний технічний університет Красноярськ – 660074, Росія Тел.: (3912) 494591, e-mail: shepov@iph.krasn.ru, drokin@iph.krasn.ru

Анотація – Наведено методику СВЧ вимірювань абсолютних значень діелектричної проникності (ДП) полярних рідких кристалів (РК) в порах полімерних плівок на вимірювальних мікрополоскових резонаторах (Імпров). Показано, що в дециметровому діапазоні довжин хвиль Імпров дозволяють вимірювати ДП ЖК в порах полімерних плівок з пористістю 1.3% з точністю 3.2 ± 0.15.

I. Вступ

Інтерес до поведінки ДП рідких кристалів, поміщених в пористі середовища, обумовлений необхідністю отримання інформації про вплив обмежує поверхні порових матриць на молекулярну рухливість поміщених в них ЖК. До теперішнього часу дані про дисперсії діелектричної проникності ЖК в порах полімерних плівок відсутні. Це обумовлено малою кількістю ЖК в порах (пористість полімерних плівок 1-5%) [1], що призводить до зростання помилки вимірювань ДП при застосуванні стандартних методів дослідження, в тому числі і широко використовується за кордоном методу час – імпульсної спектроскопії.

Для дослідження ДП ЖК в порах полімерних плівок були спеціально розроблені конструкції вимірювальних мікрополоскових резонаторів (Імпров), що дозволило визначити нормовані значення ДП [2].

Метою цієї роботи є відпрацювання методики СВЧ вимірювань абсолютних значень ДП ЖК в порах полімерних плівок з низькою пористістю із застосуванням Імпров.

II. Основна частина

Різні моделі (частково закриті пори, зовнішнє поле Е перпендикулярно поровим отворам і т.д.) можна врахувати за формулами для гетерогенних середовищ. Для наскрізних же отворів, регулярних по товщині полімерної плівки (наприклад, пори, одержувані методом опромінення важкими іонами), в разі якщо зовнішнє високочастотне поле Е паралельно осі часу, застосовна адитивна модель.

На рис. 1 зображена вимірювальна комірка (ІМ) Імпров з пористою полімерною плівкою (1). Світлими прямокутниками (2) показані порові отвори в плівці. Між плівкою і обкладками ІЄ (3) показаний повітряний зазор (4).

На рис. 3 наведені результати вимірювань паралельної компоненти дійсної частини ДП ЖК 5 СВ (s ‘,,) в порах діаметром 1.5 мкм при Т = 30 С на частоті 350 МГц, N – кількість вимірювань. З рис. 3 видно, що точність визначення ДП ЖК 5 СВ в порах лавсану з пористістю полімерної плівки 1.3% склала 3.20 + 0.15.

Рис. 3. ДП РК 5СВ в порах лавсану.

Fig. 3. Permittivity of LC 5CB in Nuciepore membranes

Таким чином, в даній роботі отримані вирази для розрахунку ДП ЖК в порах полімерних плівок з зміщення резонансних частот Імпров. Виміряні абсолютні значення е’ц ЖК 5 СВ в порах лавсану на частоті 350 МГц при Т = 30 С. Точність визначення ДП 5 СВ в порах лавсану з пористістю 1.3% склала 3.20 + 0.15.

Робота виконана за підтримки Міністерства освіти Росії (грант PD02-1.2-30) і РФФД (грант 03-03-32470).

IV. Список літератури

[1] Crawford G. P., Steele L. М., Ondris-Crawford R. / / J. Chem. Phys. 1992, vol. 96, pp.7788-7796.

[2] Шепов В. H., Дрокін Н. А., Бердинських А. С., Fink D. СВЧ діелектрична проникність рідкого кристала 5СВ, капсульованої в матрицю поліетілентерефта-лата – В кн. 13-та Міжнародна Кримська конференція “НВЧ техніка і телекомунікаційні технології”. Севастополь: Вебер, 2003, С. 570-572.

DIELCOMETRY OF POLAR LIQUID CRYSTALS IN NUCLEPORE MEMBRANES AT MICROWAVES

Shepov V. N., Drokin N. A.

L. V. Kirensky Institute of Physics Krasnoyarsk State Technical University Krasnoyarsk – 660036, Russia

E-mail: shepov@iph.krasn.ru, drokin@iph.krasn.ru

Abstract – Technique for measuring the permittivity of liquid crystals (LC) confined in nuciepore membranes with a low porosity (1.3 %) is described. The microstrip resonator with capacitive cell for investigating the MW-permittivity is described. It is shown, that the permittivity of a LC may be measured with 3.2 ±0.15 accuracy.

I.  Introduction

Investigations of MW dielectric constants of LC confined in nuciepore membranes present significant interest, because new information about influence of the porous surface on the molecular motions is very important for science and technology. The aim of this work is to update the permittivity measurement technique for LC confined in cylindrical pore.

II.  Main part

The technique for measuring the LC permittivity reduces to the following: on the first step the resonance frequencies of the measuring resonator are measured with air in the cell (F0), with nuciepore membranes without LC (FPL), and with nuciepore membranes containing LC (FPLac). Then we calculate F0 – FPL and define effective permittivity of nuciepore membranes without LC (splr) using calibration dates. Analogously we define effective permittivity of nuciepore membranes containing LC (splacr). The permittivity of LC confined in pore is calculated from equations 2-6. Fig. 3 shows some results measured at F = 350 MHz and T = 30 C. The permittivity of LC confined in nuciepore with diameter 1.5 ц is close to the one of bulk LC materials (s’y = 3.4). It can be seen from Fig. 3 that accuracy of dielectric constant was within 3.2 ±0.15.

III.  Conclusion

Thus in the present work the equations for defining the permittivity of liquid crystals (LC) confined in nuciepore membranes are present. It was also established that the permittivity of very small quantity of LC may be measured within 3.2 ±0.15.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»