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 7

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

Colestérico 9

Según su geometría

A. Calamíticos. Relación diámetro/longitud muy baja

B. Discóticos. Relación diámetro/longitud muy alta

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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 11

Aplicaciones

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PANTALLAS LCD

13

LCD`S Monocromáticos

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¿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.

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¿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

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Dos vidrios paralelos sellados por los bordes, y mantenidos a una pequeña distancia (algunas micras) uno de otro, que se rellena de cristal líquido.

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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.

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No exige la vista del usuario

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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.

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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

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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.

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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.

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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-molecule-

structural-formula.html

http://www.oocities.org/vifibio/06PRINCIPIODEFUNCIONAMIENTOLCD.PDF

http://www.hablandodeciencia.com/articulos/2011/11/23/todo-depende-del-cristal-

con-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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