Structure, dynamique et transition de phases d'un cristal liquide smectique en milieu polymère

Structure, dynamique and phases transition of a smectic liquid crystal in polymer system

• Auteur / Autrice : Rachid Meziane
• Direction : Ulrich Maschke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et analyses avancées
• Date : Soutenance le 24/10/2008
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères cristaux liquides

Polyaddition

États métastables (chimie)

Dynamique moléculaire

Polymères amorphes

Cristaux liquides

Diagrammes de phases

Transitions de phases

Mots clés libres

Phase smectique

Polydispersité

Résumé

Le discernement du comportement du cristal liquide au sein d'une matrice rigide est d'une grande importance afin de rendre plus performant les composites de ce type qui peuvent être intéressant pour leurs nombreuses applications notamment dans les vitrages électroactifs et les dispositifs d'affichages. La compréhension de sa réponse à un signal électrique ou à un effet thermique est primordiale. Le volume, dans lequel le cristal liquide se situe, contribue fortement à la qualité de cette réaction. Ce travail est une étude portant sur l'évolution structural de l'ensemble 4-cyano-4'-n-octyl-biphényl (8CB)/polystyrène depuis la phase homogène jusqu'à la phase cristalline du 8CB. L'analyse morphologique établit qu'une formation des objets selon le modèle d'Ostwald-Ripening soit à l'origine de la morphologie, on note également une forte dépendance de la concentration en mésogènes sur la dimension des domaines ségrégués. Ainsi, l'étude menée par calorimétrie indique que les plus petits domaines observés ont une taille suffisante pour engendrer des phases métastables du 8CB. On montre par spectroscopie infrarouge que les molécules de mésogène ne forment pas de liaisons p aromatiques avec le groupement phényle du polystyrène, cependant différents groupements chimiques des deux constituants sont en interaction. L'ordre smectique du cristal liquide est étudié par diffusion de neutrons aux petits angles. La structure smectique subit des déformations élastiques différentes selon les dimensions de confinements. En dernier lieu, nous discutons de l'influence du cristal liquide dans la polymérisation radicalaire. La cinétique de polymérisation est fortement perturbée dans des conditions riches en mésogène soulignant le caractère important du comportement du radical sur la polydispersité finale du polymère.

The understanding of the behavior of a low molecular weight liquid crystal within a rigid matrix is of great importance in order to make powerful composite materials of this type which can be interesting for many applications in particular in the display devices. The understanding of their response to an electric signal or a heating effect is of primary importance. The volume, in which the liquid crystal is located, strongly contributes to these effects. This work is a study relating to the structural evolution of the 4-cyano-4'-n-octyl-biphenyl (8CB)/polystyrene system from the homogeneous phase to the crystal line phase of the 8CB. The morphological analysis reveals that a formation of the objects according to the model of Ostwald-Ripening is at the origin of morphology, one also notes a strong dependence of the mesogene concentration on the segregated size domains. Thus, the study undertaken by calorimetry indicates that the smallest domains observed have a sufficient size to generate metastable phases of the 8CB. One shows by infra-red spectroscopy that the molecules of mesogene do not form aromatic p connections with the phenyl group of polystyrene, however various chemical groups of the two components are in interaction. The smectic order of the liquid crystal is studied by small angle neutron scattering. The smectic structure undergoes many perturbations according to the confinement.he influence of the liquid crystal in a radical polymerization process will be discussed as weIl. The kinetics of polymerization is strongly disturbed by the presence of mesogen underlining the significant character of the behavior of the growing radicals on the final polydispersity of polymer.