Cristales líquidos

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Cristales líquidos
Gaytán Castro Rogelio Diego
González Martínez Gerardo Antonio
Verdin Ventura Jessica
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Descritos por primera vez 1888 por Reinitzer, descubrió que el benzoato de
colesterilo parecía tener dos puntos de fusión. Al llegar a la primera
temperatura de fusión, el sólido se transformaba en un fluido denso y
opaco. Si se continuaba el calentamiento, a los 179° C el fluido se
convertía en un líquido transparente.
Benzoato de colesterilo
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Otto Lehmann analizó la sustancia y determinó que algunas moléculas no se
derretían directamente, pasaban a través de una fase en la que tenían la
cualidad de fluir, conservando la estructura molecular y las propiedades
ópticas de un cristal. Por las características mencionadas Lehmann acuñó
el término de cristal líquido.
Otto Lehmann
Reinitzer
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¿Qué son?
Estado o fase de algunas sustancias, que exhiben
propiedades de los líquidos como fluidez y viscosidad, y
propiedades ópticas muy similares a las de los cristales
(reflejar colores diferentes dependiendo del ángulo
bajo el cual se les observe).
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Los sólidos cristalinos poseen un orden posicional en sus tres dimensiones y
uno orientacional.
Los cristales líquidos poseen o no un orden posicional y un orden orientacional
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Propiedades
Actividad Óptica
Una sustancia es ópticamente activa si desvía el plano de polarización de
un haz de luz que la atraviesa.
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Polaridad
Presentan una distribución no uniforme de cargas eléctricas, constituyendo
un dipolo. Al aplicar un campo eléctrico, el dipolo se orienta con el
campo.
En ausencia de campo
con campo
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Clasificación
1. Según su ordenamiento posicional
2. Geometría
3. Variable que los origina
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Según su ordenamiento posicional
a) Nemáticos: tiene orden de orientación, sin orden en su posición.
b) Esmécticos: se organizan en capas, con orden orientacional
c) Colestéricos: organización en capas, sin embargo cada plano tiene una
rotación con respecto al siguiente y una orientación distinta.
Nemático
Esméctico
9
Colestérico
Según su geometría

A. Calamíticos. Relación diámetro/longitud muy baja

B. Discóticos. Relación diámetro/longitud muy alta
10
Según la variable que los origina
Termotrópicos. Si sus propiedades como líquido cristalino
dependen de la temperatura.
Liotrópicos. Producto de la mezcla de dos sustancias. El
disolvente juega el papel de la temperatura.
Micela
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Aplicaciones
12
PANTALLAS LCD
13
LCD`S Monocromáticos
14
¿Cómo funcionan?

La luz se puede polarizar.

los cristales líquidos pueden transmitir y cambiar la luz polarizada.

La estructura de un cristal liquido puede ser cambiada por corriente
eléctrica.

Sustancias transparentes que pueden conducir la electricidad.
15
¿Qué tipo de cristal liquido se utiliza?

Termotropicos

En fase nemática

Son moléculas orgánicas alargadas en forma de bastón, rígidas en
el centro y con cadenas laterales flexibles, también conocidos
como calamiticos (aplicaciones técnicas) por ejemplo: MBBA y PCB
16

Dos vidrios paralelos sellados por los bordes, y
mantenidos a una pequeña distancia (algunas micras) uno
17
de otro, que se rellena de cristal líquido.
18

Los LCD reflectivos son los que usan una fuente externa de luz para
trabajar.

Son muy baratos, se usan en relojes más que todo. El reloj es un
buen ejemplo: los números aparecen en donde los electrodos
generan una corriente, la cual hace que las moléculas de cristal
líquido se alineen y no dejen pasar la luz.
19
¿Y si queremos color?
20
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21

Ventajas:

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Imagen sin distorsiones
en las esquinas.
Claridad de píxel.
Influencias magnéticas
mínimas.
No produce calor.
No exige la vista del
usuario







22
Otra aplicación…

Termómetros
Los cristales líquidos, al cambiar su temperatura, experimentan un cambio
de color. Este efecto puede utilizarse para fabricar termómetros de cristal
líquido.
23
Polímeros de cristal líquido (LCP)

Los polímeros cristal líquido son materiales que incorporan grupos
mesógenos en las cadenas poliméricas. Estos polímeros combinan las
propiedades de los cristales líquidos con las inherentes a los
polímeros.

La cristalinidad liquida en polímeros puede ocurrir ya sea por
disolución de un polímero en un disolvente (polímeros de cristal
líquido liotrópicos) o por calentamiento de un polímero por encima de
su punto de fusión o temperatura de transición vítrea (polímeros de
cristal líquido termotrópicos). Los polímeros de cristal líquido están
presentes en forma fundida o sólida.
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Clasificación de LCP
Los LCP se pueden dividir en tres categorías de acuerdo a la
temperatura de deformación por calor:
1.
Tipo I LCP: Superior a 300°C.
2.
Tipo II LCP: Entre 200°C y 300°C.
3.
Tipo III LCP: Por debajo de 200°C
25
26
PROPIEDADES

El procesamiento de LCP en fase de cristal líquido (o mesofase) da
lugar a fibras y materiales inyectados que tienen altas propiedades
mecánicas como consecuencia de las propiedades de auto-refuerzo
derivados de la orientación macromolecular en la mesofase.

Pueden ser elaborados en estado fundido en un equipo convencional a
altas velocidades con excelente replicación de detalles del molde.

Existe poco entrelazamiento de las moléculas, y la aplicación de una
fuerza de cizalladura ligera las orienta en una dirección. Una vez
enfriado y solidificado, mantiene un estado estable.

Alto módulo elástico

Absorben vibraciones.

Coeficientes de dilatación pequeños.
27

El monómero utilizado para LCP termotrópicos puede ser el p-HBA
(ácido para-hidroxibenzoico o ácido 4-hidroxibenzoico).

Los polímeros polimerizados únicamente a partir de p-HBA no se
funden y, como tal, no se pueden procesar. Por lo tanto, la
copolimerización con monómeros diferentes se lleva a cabo y se
adopta un equilibrio entre el punto de fusión y las propiedades de
cristal líquido cuando se fabrica el LCP.
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En forma sólida el principal ejemplo de LCP liotrópico es la poliamida
comercial conocida como Kevlar. La estructura química de esta poliamida
consiste en anillos aromáticos linealmente sustituidos unidos por grupos
amida.
Kevlar ®
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Aplicaciones

Cuerdas y cables.

Bolsas de aire

Artículos deportivos

Guantes anticorte.
30
Referencias

Martínez S et.al Cristales líquidos: un ejemplo fantástico de aplicación tecnológica de
las propiedades de la materia / Susana Martínez Riachi...[et.al.]. - 1ª ed. - Córdoba :
Agencia Córdoba Ciencia, 2005.

García-Colín S y Rosalío Z, Líquidos exóticos, FCE, 1°Edición, 1995, México D.F.

http://www.123rf.com/photo_12416303_twisted-nematic-liquid-crystal-moleculestructural-formula.html

http://www.oocities.org/vifibio/06PRINCIPIODEFUNCIONAMIENTOLCD.PDF

http://www.hablandodeciencia.com/articulos/2011/11/23/todo-depende-del-cristalcon-que-se-mira/

http://espaciodelaciencia.blogspot.mx/2010/08/cristales-liquidos.html

http://www.youtube.com/watch?v=pPBLCLij4nU

http://www.youtube.com/watch?v=h2xIjj7wBac

http://www.youtube.com/watch?v=Ltc4JVJpvik

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2013/04/lcp.html

http://www.quimica.urv.es/~w3qo/poliurv/cast/cristalls.html
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