Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов Советский патент 1980 года по МПК G01N11/00 

Сл) . yijjoBiiH cKopocib вр;иления магнитного поля; С постоянная кру1|ения кварцевой

нити;

- угол з;1кру1|ив;1Ьия нити без магнитного поля (нулевое положение) (X - угол закручивания нити при вращении магнитного поля.

Этот способ не устраняет влияния граничных :х})фектов ввиду мгиюго объема исследуемого ве дсс1Ва (капилляр), имеются также конструктавные трудности подвеса камеры с жидким кристаллом на кварцевой нити. Конвективные потоки воздуха при термостатировании, вибрации при вращении магнита, необходимость определения постоянной кручения нити ухудutaroi чувствительность и затрудняют процесс измерения. Ограничен диапазон угловых скоростей вращения магнита, так как вследствие неоднородности магнитного поля и отступлений от осевой симметрии в форме камеры при определенных скоростях вращения магнита возможны вращательные качания камеры; имеются трудности в определении нулевого положения угла закручивания нити в результате его смещения в сторону вращения магнита относительно положения в покоящемся магните.

Цель изобретения - умеш щение влияния граничных эффектов, повышение чувствительности, надежности и точности измерений, раслшрение диапазона угловых скоростей вращения магнита.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, включающем вращение магнита относительно камеры с находящимся в ней жидким кристаллом, через неподвижно укрепленную камеру с жидким кристаллом пропускают ультразвуковые импульсы в плоскости, перпендикулярной оси вращения магнита, детектируют принятые импульсы, усиливают и определяют- сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и детектором с помощью регистрации (например, на ленте самописца) отметок направления вектора магнитной индукции и возникающими вследствие анизотропии коэффициента поглощения ультразвука экстремальными значениями амплитуд ультразвуковых импульсов.

При вращении вектора магнитной индукции детектор вращается с запаздыванием по фазе таким, что момент трения и магнитный момент -1 АХВ -ьн2в уравнове4/

шиваются. Исследования угловой зависимости скорости и коэффициента поглощения ультразвука в ориентированных статическим магнитным полем жидких кристаллов, когда вектор

магнитной И Ъ1укиии и детектор совпадают, Показывают наличие а гизотропии, проявляющееся в том, что ультразвуковые параметры (в частности, коэффициент ноглощения) имеют

максимальные значения в случае распространения ультразвуковых импульсов парадлельно детектору и минимальные в случае перпендикулярной ориентации. Отсюда следует, что во вращающемся магнитном поле отклонение

экстремальных значений анизотропии от направления вектора магнитной индукции определяет сдвиг фаз между вектором магнитной индукили и детектором, а следовательно, и вращательную вязкость, определяемую по формуле

Св системе его

- 1 M l illAQ г. сгуы

где Д X - анизотропия диамагнитной восприимчивости (табличное значение);

Е) -- индукция магнитного поля; Q - сдвиг фаз между вектором магнитной, индук1ши и детектором; JU - магнитная проницаемость.

На чертеже представлена блок-схема, установки, позволяющей реализовать предлагаемьш способ.

Ультразвуковой способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов включает вращение установленного на вращающейся платформе 1 магнита 2 относительно неподвижной камеры 3 с жидким кристаллом 4, по которому распространяются . ультразвуковые импульсы, создаваемою излучающим пьезоэлементом 5 с помощью генератора импульсов 6, У1 регистрацию (например, самописцем 7) принятых приемным пьезоэлементом 8, продетектированных детектором 9, усиленных усилителем 10 постоянного тока

ультразвуковых импульсов вместе с отметками направления вектора магнитной индукции, создаваемые отметчиком 11.

При вращении магнита 2 вследствие анизотропии коэффициента поглощения ультразвука величина поступающих на приемный

пьезоэлемент 8 ультразвуковых импульсов изме няется, достигая максимальных и минимальных значений. Сдвиг фаз между вектором магнит-ной индукции и детектором определяют от смещения (например, на ленте самописца) отметки направления вектора магнитной индукции относительно экстремальных значений амгиштуд ультразвуковых импульсов.

Способ апробирован на жидком кристалле

п-метоксибензилиден-п-н-бутиланшшне

(Ci8H2sNO), Постоянный магнит индукцией 3 кГс приводится во вращение с угловыми скоростями от 0,5 до 36 град/с с помощью )становки для проверки гидроприборов (типа

56} относительно неподвижной камеры,изготовленной из немагнитной нержавеющей стали (марки 1Х17Н13М2Т) с жидким кристаллом. Расстояние между пьезоэлементами (типа 1ГГС-19) основной частотой 3 мГц составляет 1 см (длина магнитной когерентности при величине индукции 3 кГс равна « 10 см). Возбуждение излучающего пьезоэлемента производится генератором прямоугольных импульсов (типа Г5-15), детектирование и усиление - ламповым вольтметром (типа ВЗ-13) и регистрация - самописцем (регистратор каротажный Н-361). При враще(пш магнита в моменты перпендикулярной ориентации вектора магнитной индукции и направления распространения ультразвуковых импульсов замыкаются контакты, соединенные с отметчиком самописца. Для контроля угловой скорости вращения магнита дополнительно создаются отметки, следующие через 1 мии от встроенного в самописец секундомера.

Формула изобретения Способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, включаюгций вращение магнита относительно камеры с находящимся к ней исследуемым кристаллом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьпнения гувствите; ьноста и точности измерений, через неподвижно закрепленную камеру с жидким кристаллом проггускашт ультразвуковые импульсы в плоскости, перпендикулярной оси вращения магнита, детектируют принятые импульсы, усиливают R определяют сдвиг фаз между вектором магнитной индукили и детектором посредством регистрации отметок направления вектора млгнитной индукции и экстремалькь х значений амплитуд ультразвуковых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Rev. Lett, vol. 2S, 1972, N 5 1629-1631.

2.. Lett, vol. 36A, 1971, № 3, 245246 (прототип).