Estudio de la morfología de defectos topológicos en microfluidos de cristales líquidos

ZHAO Si-chun ,  

SHEN Dong ,  

ZHENG Zhi-gang ,  

摘要

Para estudiar la formación y evolución de defectos topológicos en cristales líquidos nemáticos microfluídicos bajo diferentes restricciones de interfaz, se prepararon microcanales con diferentes condiciones de anclaje superficial. Mediante el uso de sustratos con distintas propiedades superficiales y la unión con capas estructurales de polidimetilsiloxano, y aprovechando adecuadamente los cambios químicos en las paredes internas del canal mediante plasma de oxígeno, se fabricaron tres tipos de microcanales con diferentes condiciones de anclaje superficial. Se observó el flujo de los cristales líquidos nemáticos, y se resumieron las reglas de aparición de diferentes tipos de defectos topológicos. Los resultados experimentales muestran que: en microcanales con orientación planar, la alineación de las moléculas de cristal líquido es continua y no aparecen estructuras de defectos evidentes. En microcanales con orientación mixta, bajo la competencia entre anclajes de interfaz, se forman líneas de dislocación estables cerca de la superficie superior, cuyo número está relacionado con la proporción ancho-profundidad del microcanal. Normalmente, el cambio del campo director en microcanales con orientación perpendicular es continuo; controlando un cambio brusco de velocidad para generar un reflujo es posible romper eficazmente la continuidad del campo director, produciendo defectos topológicos dinámicos. El número de defectos está relacionado con la velocidad del flujo. Cuando la velocidad es constante, la estructura de los defectos mantiene un equilibrio dinámico temporal y luego aparecen oscilaciones regulares dentro del canal.

关键词

microfluidos; cristales líquidos nemáticos; microcanales; anclaje de superficie; defectos topológicos

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