ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory

Sipanje svetlobe v tekočekristalnih elastomerih
AndrejPetelin 1 in Martin Čopič 1,2
1 Fakulteta za Matematiko in Fiziko, Univerza v Ljubljani, Slovenija
2 Institut Jožef Stefan, Ljubljana, Slovenija
e-mail: andrej.petelin@fmf.uni-lj.si
Tekočekristalni elastomeri so zanimivi materiali, saj združujejo elastične lastnosti polimerov
z orientacijskimi lastnostmi tekočih kristalov. Sklopitev med nematičnim redom in elastično
deformacijo se v tekočekristalnih elastomerih odraža v zanimivih fizikalnih lastnostih, kot je na
primer mehka elastičnost in spontana deformacija. Iz fizikalnega stališča so ti pojavi zanimivi,
saj se odražajo v velikih deformacijah telesa ter rotaciji direktorja (urejenost tekočega kristala).
Za opis teh pojavov potrebujemo nelinearno teorijo elastičnosti, kar doda nekaj težavnosti pri
razumevanju. Verjetno je to botrovalo k temu, da so nekateri avtorji svoje eksperimente napačno
razlagali in je bil obstoj mehke elastičnosti še do nedavnega eno izmed odprtih vprašanj.
Meritve strižne konstante namreč niso kazale odvisnosti, kot jo pričakujemo v idealnih tekočekristalnih
elastomerih. Pri strižnih deformacijah, ki vzbujajo “mehkost” sistema, bi morala
imeti izmerjena strižna konstanta zelo majhno vrednost. Pri raztezanju prečno na direktor namreč
pride do rotacije direktorja, tako da gre (zaradi simetrijskih razlogov) za deformacijo pri
konstantni energiji - mehka elastičnost. V neidealnih elastomerih pa je zaradi notranjega elastičnega
polja odziv na deformacijo ni več popolnoma mehek. Potrebna je določena kritična
deformacija prečno na direktor, ki zmanjša vpliv notranjega elastičnega polja, tako da se šele
pri tej kritični vrednosti direktor začne obračati v smeri raztezanja, kar ima za posledico mehak
elastični odziv. Meritve strižne konstante bi morale biti izvedene pri kritični vrednosti raztezka
in ne v neobremenjenih vzorcih. Zaradi geometrije eksperimenta pa je žal take meritve težko
izvesti.
Namesto meritev strižnih konstant pa lahko uporabimo meritve dinamike sipane svetlobe
na termičnih fluktuacijah direktorja. Dinamika relaksacij direktorja je namreč odvisna od elastičnih
lastnostih snovi, kar nam omogoča posredno merjenje elastičnih konstant. Z meritvami
dinamike fluktuacij direktorja pod vplivom zunanje deformacije elastomera smo po našem mnenju
podali jasno potrditev mehke elastičnosti. V meritvah opazimo, da se hitrost relaksacij z naraščajočim
raztezkom znižuje in pri kritični vrednosti raztezka, kjer se notranje elastično polje
izniči, dinamika fluktuacij praktično zamrzne. Meritve kotne odvisnosti hitrosti relaksacij pokažejo,
da dinamiko relaksacij v kritični točki poganja zgolj nematično elastično polje, kot je to v
navadnih nematikih. Naše meritve so v skladu z napovedmi teorije in nam omogočajo, da iz njih
izluščimo vse parametre modela, ki opisuje mehko elastičnost v tekočekristalnih elastomerih.
27