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奇妙的液晶
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2018 年 05 月 31 日 星期 放大 缩小 默认  

奇妙的液晶

叶永烈

  1980年,德国科学家雷曼首次提出液晶概念,他把液晶分为晶状液体、液态晶体两大类。那么,什么是液晶呢?

  最近,出现了一种新式的手表:它没有一根指针,用长方形的数字显示时、分、秒、月、日、星期;它没有发条、齿轮,没有嘀嗒声;它非常精确,甚至一年内只误差3秒左右。

  这种手表,叫作“第四代电子手表”,又叫“数字显示全电子式手表”。在手表里,装着一颗只有衬衫纽扣那么小的微型电池。这颗微型电池,可以使手表正常工作一年以上,不用每天上发条。

  电子手表上的数字,是怎么显示出来的呢?

  它是靠一种奇妙的液晶显示出来的。一提起晶体,就使人们想起冰糖、金刚石、食盐等固态物质。液晶却是液态的晶体。

  早在1888年,澳大利亚科学家莱尼茨就发现,有一种有机化合物——苯甲酸胆固醇是液体,却具有结晶体的特性。然而,这一现象并没有引起人们的重视,因为在当时这种液态的晶体派不上什么用场。

  液晶沉默了几十年。

  直到最近十年,液晶才一下子引起了人们的重视,因为人们发现,它是制造显示元件的绝好材料。目前,人们已经知道,七千多种有机化合物具有液晶的特性。这些液晶分为“胆甾相”“近晶相”“向列相”三大类。

  液晶具有很奇异的特点:在一般情况下,它的分子结构排列得整齐有序,非常透明。可是,加上直流电场之后,分子那整齐的队伍被外加的电场扰乱了,使透射光或反射光的强度和方向发生变化,液晶变得不透明了,这叫“电光效应”。

  电子手表上的数字,就是利用液晶的电光效应显示的。电子手表上的显示元件,是一个小巧的长方形玻璃盒,盒里装着液晶,盒的内壁上方涂有透明的金属薄膜电极,共7段。盒的内壁下方是一整块金属薄膜电极。通电后,有电的那一段电极电场间的液晶就变为不透明。通过计数、译码电路进行控制,可用这7段电极表示“1、2、3、4、5、6、7、8、9、0”十个不同数字。这就是用液晶显示数字的秘密。

  如今,在微型电子计算器以及许多电子仪表上,也都用液晶显示数字。

  如果把液晶同某些染料混合,放在导电玻璃上,通电之后,颜色会发生明显的变化,这叫“宾主效应”。现在人们利用液晶的宾主效应,制成体育馆里的记分牌、街上巨大的变色广告。最近,人们正在设计一种“大屏幕挂壁式彩色电视”,屏幕有乒乓球桌面那么大,只有厚纸板那么厚,可以挂在墙壁上。这种新型的彩色电视屏幕,就是用液晶做显示膜。

  胆甾相的液晶会随着温度的升降而变色。例如,有的随着温度的升高,由红变橙、变黄、变绿、变青、变蓝、变紫。当温度下降时,又从紫逐渐变红。这叫“温度效应”。如今,人们在诊断癌症时,便在病人皮肤表面涂一层液晶。在一些浅层癌,如乳房癌、腮腺癌、皮肤癌、甲状腺癌等病灶附近,由于癌细胞活动很厉害,温度比周围皮肤高一些,涂在那里的液晶就呈现出不同的颜色。同样,把液晶涂在印刷线路板上,短路的地方会发热,液晶的颜色不同,很容易查出来。

  有的液晶遇上某些化合物的蒸气,也会变色,灵敏度极高,这叫“理化效应”。在有的化工厂里,把液晶涂在墙壁上。如果某些有毒气体从管道中漏出,液晶就会变色,警告人们赶紧把漏洞堵上。

  还有的液晶受到放射性射线照射会变色,叫作“辐射效应”。如今,在高能物理的研究工作中,人们用液晶显示某些微观粒子的径迹,或者测量放射性射线的剂量。

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