175 / 2021-06-02 08:33:33

受限于不同形貌Fe表面间5CB液晶剪切行为的分子动力学模拟研究

静态下戊基联苯氰(5CB)液晶受限于原子级光滑和织构Fe表面时分别产生随机和均匀表面锚定。利用分子动力学模拟，在Fe上表面施加不同压强和剪切速率，研究了不同条件下5CB液晶的分子取向和流动特性。滑动剪切使5CB分子排列更加有序，速度越高，压强越大，5CB的序参数越大。高速剪切时远离光滑和织构Fe表面的5CB序参数基本一致，但靠近织构表面5CB的排列有序性依然显著高于靠近光滑表面的5CB。统计发现，不同压强和速度时5CB分子与剪切速度方向之间存在一个11.3°-13.9°的夹角，与理论计算值13°基本吻合，同时发现剪切速度和压强大小对该夹角数值无明显影响。当前针对液晶流动的诸多理论分析研究均将液晶的流动近似为简单的层流，而通过研究剪切时5CB速度随膜厚的变化发现， 5CB的流动行为不是单纯的层流，其速度分布曲线由类固态锚定层、过渡层和层流层组成，且织构表面有更厚的锚定层，使得5CB具有更高的实际剪切率。这一发现表明受限于表面剪切时，液晶的速度梯度是不均匀的，有望为液晶的流动理论分析提供更加符合实际的速度分布条件，获得更加准确的理论分析结果。