【集萃網(wǎng)觀察】液晶油墨于20世紀(jì)70年代起源于美國(guó)，而后，隨著其技術(shù)逐漸成熟和印刷市場(chǎng)的不斷拓展，液晶油墨印刷在美國(guó)、日本等國(guó)家迅速發(fā)展起來(lái)，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。從制作方式上看，液晶油墨屬于微膠囊結(jié)構(gòu)油墨類型；從應(yīng)用上看，屬于防偽印刷油墨中熱敏性溫致變色油墨范疇；但從特征來(lái)講，主要是利用了液晶感溫變色的特點(diǎn)。提起液晶，大家會(huì)想起計(jì)算器、筆記本電腦、電÷視機(jī)等等，它的應(yīng)用領(lǐng)域已十分廣泛。要了解液晶÷油墨，應(yīng)先了解液晶的組成特點(diǎn)。我們知道，一般固體物質(zhì)加熱至熔點(diǎn)就變成液體。然而，有些分子結(jié)構(gòu)特殊的物質(zhì)不是直接從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，而是先要經(jīng)過(guò)一種中間狀態(tài)，然后才轉(zhuǎn)變成液體。這種不屬于任何一種普通固體、液體和氣體的中間狀態(tài)被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。其外觀是流動(dòng)性的混濁液體，具有液體的流動(dòng)性和表面張力，同時(shí)又有晶體所特有的光學(xué)各向異性的雙折射性。這種能在某個(gè)溫度范圍內(nèi)兼液體和晶體二者特性的物質(zhì)就叫做液晶，液晶一般分為向列型、近晶型、膽甾型和異。型液晶。
(1)向列型。向列型一詞表示絲狀，用偏光顯微鏡觀察，可以看到許多類似絲狀的光學(xué)圖案。向列型液晶的棒狀分子也仍然保持著與分子軸方向平行的排列狀態(tài)，沒(méi)有近晶型液晶中那種層狀結(jié)構(gòu)，此種液晶仍然顯示正的折射性。此外，與近晶型液晶相比，向列型液晶的黏度小，富有流動(dòng)性。產(chǎn)生這種流動(dòng)性的原因主要是由于向列型液晶各個(gè)分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)。
(2)近晶型。近晶型一詞來(lái)源于希臘語(yǔ)，意思是潤(rùn)滑脂或黏土，用偏光顯微鏡觀察，圖案像潤(rùn)滑脂一樣黏稠。在近晶型液晶中，棒狀分子形成層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)分子都垂直于層面或與層面成一定角度，并且無(wú)論是哪一種排列，分子之間都互相平行。這種分子層之間的作用力比較弱，相互之間容易滑動(dòng)，因而近晶型液晶呈現(xiàn)二維流體性質(zhì)。在這種液晶中光沿著與層垂直的方向通過(guò)的速度要比沿著與層平行的方向通過(guò)的速度慢，這里所謂的沿分子軸方向的透光速度慢是指在光學(xué)上顯示正的雙折射性。此外，與通常的液體相比，近晶型液晶具有高黏度的特性。
(3)膽甾型。大多數(shù)是由膽甾醇衍生而來(lái)的化合物，故以膽甾命名。膽甾型液晶和近晶型液晶一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，但層內(nèi)的分子排列卻與向列型液晶類似，各層的分子軸方向與鄰接的分子軸方向都略有偏移，而液晶整體形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺距的長(zhǎng)度是可見(jiàn)光波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)。膽甾型液晶的旋光性、選擇性光散射和圓偏振光二色性等光學(xué)性質(zhì)，就是由這種特殊的螺旋結(jié)構(gòu)引起的。并且其光學(xué)性質(zhì)與近晶型和向列型液晶亦有所不同，具有雙折射性質(zhì)，它是制造液晶油墨的主要類型。作為制作液晶油墨的膽甾型液晶，其主要有以下一些光學(xué)性質(zhì)。首先，它有選擇性光散射與旋光性的特點(diǎn)。膽甾型液晶由于具有螺旋狀的分子排列，因而表現(xiàn)出各種特異的光學(xué)性質(zhì)，其中一種特異的性質(zhì)就是導(dǎo)致生成彩虹輝光的選擇光散射現(xiàn)象。當(dāng)光平行于平面排列的螺旋軸方向入射時(shí)，就被分成右旋光和左旋光這兩種圓偏振光，其中一種成分的光被透射，另一種成分的光貝U全被反射。這種現(xiàn)象稱為圓偏振光二色性。在膽甾型液晶選擇性光散射頻帶兩側(cè)的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，具有很強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)性，并且在光散射頻帶左右旋光的方向各不相同。因?yàn)榇蠖鄶?shù)膽甾型液晶的螺距對(duì)溫度都有很強(qiáng)的依賴性，所以，只要溫度稍有變化，選擇性散射光的波長(zhǎng)(顏色)就會(huì)發(fā)生很大的變化。根據(jù)這一特征，膽甾型液晶膜可用于測(cè)定溫度的高低及分布。其次，溫度變化可引起顏色變化，能夠呈現(xiàn)膽甾相的很多種物質(zhì)只有在比較高的溫度區(qū)域內(nèi)才能顯示液晶相，而在常溫下能顯示液晶相的物質(zhì)為數(shù)不多。因此，通常要把數(shù)種膽甾型液晶混合起來(lái)，調(diào)制成適合在常溫下使用的、顯色溫度范圍為1～10℃的各種混合液晶。測(cè)量溫度用的各種膽甾型混合液晶的色相—溫度特性顯示，從紅色到紫色變化的溫度范圍是0—15℃和40～55℃，共有30℃的變化范圍，通過(guò)對(duì)色相的觀察，大致可以判斷出0．5℃的溫度變化。任何膽甾型液晶都能因小的溫度變化而從紅色變成綠色，但從綠色變成紫色時(shí)的溫度變化卻比較大，由此推出色相變化與溫度變化并不成線性關(guān)系。為了改善這些不足之處，研究人員已嘗試往膽甾型混合液晶中添加少量的向列型液晶，以拓寬從紅色變?yōu)榫G色的溫度區(qū)域。一般膽甾型混合液晶，當(dāng)溫度由低溫升到高溫時(shí)，其色相將按照紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫的順序變化。對(duì)于一種組成物而言，其顯色溫度區(qū)域只有一個(gè)。對(duì)于在膽甾醇酯摻入了酯系的向列型液晶后所形成的膽甾型混合液晶，其顯色溫度區(qū)域可有兩個(gè)或三個(gè)，而且在各個(gè)區(qū)域上色相變化的順序也不盡相同。液晶油墨的產(chǎn)生正是利用了膽甾型液晶的這種光學(xué)性質(zhì)。
(4)異型液晶。它分為重入液晶和圓盤(pán)型液晶。重入液晶是在相變過(guò)程中又再次出現(xiàn)相同相的液晶；圓盤(pán)型液晶是分子結(jié)構(gòu)呈圓盤(pán)狀的液晶，如以三亞苯基核和苯環(huán)為核心的醚類和酯類分子。
液晶是某些有機(jī)物質(zhì)在一定的溫度范圍內(nèi)所呈現(xiàn)的一種中間狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，由于分子排列有特殊的取向，分子運(yùn)動(dòng)也有特定的規(guī)律：如溫度高于液晶相溫度的上限，液晶就變成普通的透明液體，失去光學(xué)性質(zhì)；如溫度低于液晶相溫度的下限，液晶就變成普通晶體，失去流動(dòng)性。
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