I CRISTALLI LIQUIDI DISPERSI IN POLIMERI
I cristalli liquidi dispersi in polimeri (o PDLC) consistono in gocce di cristallo liquido disperse nella catena di un polimero solido. Si può immaginare una specie di "groviera" polimerica, i cui buchi sono occupati da gocce di cristalli liquidi. Queste goccioline, il cui diametro raramente supera l’ordine di grandezza del micron nelle applicazioni pratiche, sono responsabili del comportamento unico del materiale: variando l’orientazione delle molecole dei cristalli liquidi, con un campo elettrico, è possibile variare l’intensità della luce trasmessa. Le loro applicazioni sono molte, ad esempio finestre che cambiano colore, sistemi per proiezioni, displays.
Possono avere molte configurazioni diverse, che dipendono dalla dimensione e forma delle gocce. Le due configurazioni più importanti sono la configurazione radiale (le molecole di cristallo liquido sono orientate longitudinalmente alla parete della goccia) e quella assiale (orientamento perpendicolare). Se si applica un campo elettrico ad una goccia radiale, le molecole adottano una configurazione assiale. Alla rimozione del campo elettrico, viene ripresa quella radiale. In un tipico campione di PDLC ci sono molte gocce con diverse configurazioni ed orientazioni.
Le loro proprietà dipendono da molti fattori, tra cui:
- dimensione e forma delle gocce;
- tipi di polimero e cristallo liquido usati;
- velocità di raffreddamento e riscaldamento nella produzione.
REALIZZAZIONE DI PDLC
La realizzazione di PDLC può avvenire in due modi:
- incapsulamento (o microincapsulamento): un cristallo liquido è miscelato con un polimero dissolto in acqua; quando l’acqua evapora, il cristallo liquido rimane circondato da strati di polimeri; vengono prodotte centinaia di queste microcapsule, poi distribuite nella struttura polimerica. Le gocce prodotte non sono di dimensioni uniformi e possono essere interconnesse l’una con l’altra.
- separazione di fase: per ottenere dei PDLCs attraverso la separazione di fase è necessario produrre una miscela omogenea di polimero e cristallo liquido; le goccioline di cristallo liquido si formano dalla separazione delle due fasi, che può avvenire in tre modi:
- Separazione indotta dalla polimerizzazione: avviene col mescolamento di un LC con un prepolimero; quando la soluzione diventa omogenea comincia la polimerizzazione. Le molecole di LC formano goccioline che crescono fino a che la matrice di polimerizzazione diventa abbastanza solida da tenere bloccate le molecole dell’LC;
- Separazione indotta termicamente: se la matrice polimerica ha una temperatura di fusione minore di quella di decomposizione, si forma una miscela omogenea di LC e polimero fuso, la quale viene raffreddata per separare le fasi; le gocce di LC si formano con l’indurimento del polimero;
- Separazione
indotta da solvente: il polimero e l’LC devono essere dissolti in un solvente, che
poi viene fatto evaporare perché avvenga la separazione di fase; le gocce cominciano a
crescere all’uscita del polimero e dell’LC dalla soluzione, e si fermano quando
tutto il solvente è evaporato.