神通广大的液晶

液晶问世较早。1888年，奥地利科学家F.•赖尼策尔就发现了这种奇特的物质。

　　说它奇特，是因为它不像普通物质直接由固态晶体熔化成液体，而是经过一个既像晶体又似液体的中间状态，同时它还具有液体和晶体的某些性质，所以人们给它起了个形象的名字——液晶。

　　液晶的最大特点是：既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性。当液晶的温度上升到一定值后，它就成为普通的透明液体，可以自由流动；而当温度降低到液晶的下限温度后，液晶又变为普通晶体，失去流动性。在这一转变过程中，有时还伴随着颜色和色调的变化，这就给液晶显露才华提供了舞台。

　　液晶问世后，由于当时科学技术水平的限制，这种材料并未受到应有的重视。直到20世纪60年代，它才有了用武之地，开始在电子表和计算器等许多方面大显身手。

　　1968年，人们发现液晶对光、磁、电、温度等都非常敏感．即使这些外界作用因素很微弱，也能使液晶发生相应的变化，如光控开关效应就是它对电敏感所产生的变化结果，现在已广泛用于电子表、计算器和仪表等的显示装置上。

　　光控开关效应，是指液晶具有像电门开关那样能控制光线从自身通过的本领。如果将液晶夹在两个透明电极板之间，并在电极板下面放有用灯光照射的数字表格。当在透明电极板上接通电路时，电极板下面的一部分光便不能通过，原来有数字部分就会变黑，数字就看不见了；若取掉电压，电极板下面的数字又会显示出来。这也就是电子计算器能显示数字的秘密所在。

　　液晶为什么能控制光线通过呢?原来，液晶的分子沿一定方向有秩序地排列着，当有电压作用时，就会改变排列方向，引起光线传播方向的改变，阻挡了光线的通过。人们利用液晶的这种特长，制成了各种数字和图像的显示装置．

　　液晶的显示本领主要用于电子器件的显示上，如电子表、计算器、电视机监控盘、汽车仪表盘的液晶显示器、打印装置的液晶快门和温度计的液晶传感器。这种电光液晶显示器是由贴有透明电极的两片玻璃基板，中间填充液晶组成的。液晶只要受少量的电能的激发，就会发出光来。电子表和计算器的每个数是由7条液晶显示器拼成8字形，它随着接点的变化显示出0~9的数字．

　　如果将电极板改为矩阵式电极，就可以在平面上显示出图像。由于液晶显示器都是很薄的器件，不像电视显像管那样要求电子枪保持较大的发射距离，因而可制成很薄的、图像清晰的电视机。一种超薄型可以像画一样挂在墙上的液晶彩色电视机已经问世，它的最小屏幕只有12平方厘米，而最大的屏幕达2平方米，但液晶显示器的厚度仅2．5毫米，真可说是技艺非凡了。

　　液晶显示器的本领还不止于此，还可以利用它显示出的明暗制作快门。用这种快门组合成电子计算机打印输出的印刷头，具有动作快、分辨力强的特点，从信号发生到消失仅需l／1000秒。

　　利用液晶对光、磁、电、热等都非常敏感的特点，可制成各种液晶传感器。例如，将液晶吸收的光波转换成颜色、温度和压力的变化，制成了温度传感器、压力传感器和气敏传感器等。已投入市场销售的新型液晶体温计，比常用的水银体温计好用得多，特别受到儿童们的喜爱。这种体温计是将少量液晶包上一层透明胶质，形成很多的微胶囊，把它们混在油墨里，然后将这种油墨涂在一条塑料带上，就成了能显示温度的液晶带．它有从36～40℃的5个色标读数，只要把液晶带往患者的脑门一贴，就能很快显示出病人的体温，既简便又快捷．人体各部位的温度实际上是不相同的，但由于温度相差很小，普通的体温计和仪器很难测出来，而液晶体温计却可以毫无遗漏地反映出来。它在升温过程中，液晶的颜色从红色开始，然后逐渐变为绿色、蓝色……最后为紫色。

　　作为温度传感器，除了制作体温计外，它还有许多特殊的用场。例如，在工厂车间里的加热器上贴上液晶标志，当加热器的外壁温度超过限度时，液晶标志就会显示出“当心烫手”的字样，提醒人们注意。又如，当气温下降，道路结冰时，贴在路旁的液晶路标也会提醒骑车和驾车人员“注意安全”。美国一家公司还利用液晶温度传感器来测定钢筒内液体的工作液面高度。他们在钢筒外贴上液晶标志，由于筒内液体的不同高度的温度有一定差别，因而液晶标志便自动将液面高度显示出来。

　　通常，微波、红外线、液体和气体的流量和流速的变化，也能引起温度的微弱变化，这些变化也可利用液晶探测器显示出来。另外，人们还制成了一种恒温器液晶开关，它在一30~150℃的温度范围内的控制准确度为0．1℃，因而可最大限度地减少恒温器的温度偏差。

　　液晶在工业生产上可用来进行无损探伤。只要将液晶材料涂在被检验的零件或材料表面，然后将零件或材料加热或冷却，液晶便会显示出不同颜色，从而可直观地探测出零件或材料的裂缝或缺陷。这种方法特别适合于对飞机、导弹和宇宙飞船等的检查。

　　液晶的分子排列虽然不像固体结晶那样有序，但也不是像液体那样无序，而是按—定的方向排列着。如果将液晶这种高分子聚合物纺成丝或注射成型，其分子将进一步排定方向，这种分子的排向，一旦冷却即被固定下来，从而可获得性能非凡的纤维、薄膜和塑料制品。例如，性能优异的凯芙拉纤维就是这种液晶产品的典型代表。

　　凯芙拉纤维是美国杜邦公司1972年开始工业生产的。这种高分子液晶材料是用单体对苯二甲酰氯和对苯二胺在溶剂六甲基磷酰胺或二甲基乙酰胺中进行溶液缩聚，经纺丝和低温凝固成型而制成。它也是最早用于实际生产的高分子液晶材料，应用十分广泛。

　　凯芙拉纤维的性能赛过钢铁和合金，被人们称为”梦的纤维”。这种液晶纤维的强度是钢的5倍，铝的l0倍，玻璃纤维的3倍，能在-196～182℃连续使用。它主要用作飞机的结构材料、轮胎帘子线、船体、运动器具、防护服装、缆绳等。例如，美国波音飞机公司的767型客机采用了3吨凯芙拉纤维与石墨纤维混杂的复合材料，使机身重量减轻了1吨，与波音727飞机相比，燃料消耗节省30％。用凯芙拉纤维增强的传送皮带、进料胶管等，比强度相同的钢丝增强材料轻得多，而且厚度薄、不受腐蚀，还具有不可燃、使用安全的特点。以凯芙拉纤维制成的系船缆绳用在液化石油气油船上，不会像钢丝绳那样容易引起火花，从而可避免引起火灾和爆炸的危险，使用安全可靠。

　　凯英拉纤维还是目前制作天线塔拉索和支撑用的最理想的材料，因为它不导电也无磁性，意味着它不需要绝缘及专门的天线固定位置；它的强度高和延伸性小，所以能减少塔的偏斜，而且操作和安装都比较容易。法国在蒙得利尔的大型体育馆就使用了凯芙拉涂层织物及凯芙拉绳等，获得了预想的使用效果．