Cristales líquidos

1. Cristales Líquidos
Maestría en Ciencias de los Materiales.
Mauricio López

2. Historia
• 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

3. • 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.

4. ¿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).
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.

5. Propiedades
• Actividad Óptica
Una sustancia es ópticamente activa si desvía el plano de polarización
de un haz de luz que la atraviesa.

6. Polaridad
• Presentan una distribución no uniforme de cargas eléctricas,
constituyendo un dipolo. Al aplicar un campo eléctrico, el dipolo se
orienta con el campo.

7. Clasificación
• 1. Según su ordenamiento posicional
• 2. Geometría
• 3. Variable que los origina

8. 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

10. 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
• PANTALLAS LCD

12. ¿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.

13. ¿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
N-4-butilanilina
policlorobifenilos

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

15. Ventajas:
• 60% menos de consumo de potencia.
• 50% menos de peso.
• 4 veces menos espacio necesario en el escritorio.
• Imagen sin distorsiones en las esquinas.
• Claridad de píxel.
• Influencias magnéticas mínimas.
• No produce calor.
• No exige la vista del usuario

16. Termómetros

17. 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.

18. 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

19. PROPIEDADES
• El procesamiento de LCP en fase de cristal líquido (o mesofase) da lugar a fibras y
materiales inyectados que tienen altas propiedadesmecánicas 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.

20. • 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

21. Aplicaciones del Kevlar
• Cuerdas y cables.
• Bolsas de aire
• Artículos deportivos
• Guantes anticorte.

22. 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-moleculestructural-
formula.html
• http://www.oocities.org/vifibio/06PRINCIPIODEFUNCIONAMIENTOLCD.PDF
• http://www.hablandodeciencia.com/articulos/2011/11/23/todo-depende-del-cristalcon-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