У И. В. Чапанова, А. В. Кузьмин, Г. С. Кочлар,...

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 6
УДК 544.6.018.47
И. В. Чапанова, А. В. Кузьмин, Г. С. Кочлар, Е. В. Юртов*
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия, 125480, Москва, ул.
Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1
* e-mail: nanomaterial@mail.ru
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ НАТРИЕВОЙ
СОЛИ ФОЛИЕВОЙ КИСЛОТЫ
Аннотация
В данной работе изучены жидкие кристаллы фолиата натрия (Na2Fol) и c добавления хлорида натрия (NaCl).
Измерена проводимость жидких кристаллов по двухэлектродной схеме методом импедансной спектроскопии. В что
в системе Na2Fol – 1М NaCl состав 35 % мас. обладает максимальной проводимостью - 38.9 мСм/см. В системе с
добавлением хлорида натрия, наибольшая проводимость 31.7 мСм/см для состава 30 % мас.
Ключевые слова: фолиевая кислота, хлорид натрия; лиотропные жидкие кристаллы; измерение проводимости.
В последнее время большой интерес вызывают
исследования
электрических
свойств
как
термотропных жидких кристаллов, так и лиотропных
[1]. Жидкие кристаллы (ЖК) обладают множеством
уникальных особенностей, одним из которых
является анизотропия свойств – оптических,
физических и электрических. При этом обычно ЖК
обладают небольшой вязкостью и сохраняют
текучесть. Одним из применений лиотропных ЖК,
обладающих высокой проводимостью, может стать
создание ионных проводников и композитов на их
основе для источников тока [2].
В данной работе были получены и изучены их
электрические свойства лиотропных ЖК. Для
получения ЖК использовались следующие реактивы
фолиевой кислоты, гидроксида натрия и хлорида
натрия. Выбор фолиевой кислоты был обусловлен
несколькими причинами: во-первых простота
получения солей фолиевой кислоты, экологическая
безопасность, а также то, что в водных системах
формируется гексагональная (H1) ЖК фаза, которая
существует при комнатной температуре [3,4].
В ходе эксперимента были приготовлены образцы
ЖК с различной концентрацией Na2Fol и хлорида
натрия. Полученные жидкие кристаллы были
исследованы на поляризационном оптическом
микроскопе Axiostarplus (Carl Zeiss, Германия) в
проходящем
и
поляризованном
свете
для
подтверждения наличия ЖК фазы H1 (Рис.1).
а
б
Рис. 4. Изображения жидких кристаллов, полученных на поляризационном оптическом микроскопе:
а) состав № 1 - Na2Fol 30 % мас. и б) состав № 2 – Na2Fol 35 % мас., NaCl 6 % мас.
Все измерения были проведены при температуре
25ºС в интервале частот 500 Гц -1 кГц при нулевом
потенциале с амплитудой 10 мВ на приборе фирмы
Ellins, Impedancemeter Z-500P. В работе мы
использовали двухэлектродную ячейку, которая была
сделана из пластинки фторопласта, с электродами из
никелевой фольги толщиной 0.1 мм. Проводимость
образцов
определялась
по
следующему
соотношению: σ=k/Rs, где k – геометрическая
константа ячейки, Rs – сопротивление образца.
Пример полученных зависимостей импеданса
представлен на Рис. 2.
В результате было обнаружено, что жидкие
кристаллы на основе Na2Fol без добавления хлорида
натрия при концентрации 30 % мас. имеет максимум
проводимости 33 мСм/см. При дальнейшем
увеличении концентрации соли наблюдается
снижение удельной электропроводности до 6.8
мСм/см. Это, возможно, связано с увеличением
вязкости жидких кристаллов.
116
Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXIX. 2015. № 6
а
б
Рис. 2. График зависимости электропроводности ЖК от концентрации Na2Fol:
а) состав № 1 - Na2Fol 30 % мас. и б) состав № 2 – Na2Fol 35 % мас., NaCl 6 % мас.
В системе Na2Fol+ 1М NaCl наибольшую
проводимость проявляет жидкие кристаллы с
концентрацией 35% мас. и она составляет 38.9
мСм/см. Проводимость имеет локальный минимум
при концентрации порядка 30 % мас. При данной
концентрации в системе существует холестерическая
ЖК фаза. При концентрациях более 35 % мас.
наблюдается
снижение
электропроводности,
аналогично с системой без NaCl.
В целом системы на основе фолиата натрия
обладают высокой ионной проводимостью, которая
проходит через максимум при концентрации порядка
30 % мас. При добавлении небольшого количества
хлорида
натрия
в
системе
электрическая
проводимость немного увеличивается. Электрическая
проводимость также проходит через максимум.
Локальный минимум скорей всего обусловлен
наличием холестерической фазы, которая в системе
без хлорида натрия не существует.
Чапанова Инна Викторовна студентка кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И.
Менделеева, Россия, Москва
Кузьмин Андрей Васильевич ведущий инженер кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И.
Менделеева, Россия, Москва
Галип Сарпер Кочлар аспирант кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева,
Россия, Москва
Юртов Евгений Васильевич член-корр. РАН, заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии РХТУ
им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Matveeva A. G., Yurtov E. V., Prokopova L. A. Electrical properties of liquid crystals based on potassium
laurate // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2012. – Vol. 46, № 4. – P.395-400.
2. Kuzmin A.V. Electrical conductivity of lyotropic phases of dodecylbenzensulphonates with Li+, Na+ and K+
ions in water // Liquid Crystals. – 2015. – Vol. 45.
3. Bonazzi, S. Self-Assembly and liquid crystal formation of folic acid salts // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. –
1993. – Vol. 32. – P. 248-250.
4. Federica C. Self-recognition and self-assembly of folic acid salts: columnar liquid crystalline polymorphism
and the column growth process // J. Am. Chem. Soc. – 1994. – Vol. 116.№ 2. – P. 7064-7071.
Chapanova Inna Victorovna, Kuzmin Andrey Vasilevich, Galip Sarper Kochlar, Yurtov Evgeniy
Vasilevich*
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
* e-mail: nanomaterial@mail.ru
ELECTRICAL PROPERTIES OF LIQUID CRYSTALLS BASED ON SODIUM SALT OF FOLIC ACID
Abstract
The liquid crystals of sodium folate (Na2Fol) and with addition of sodium chloride (NaCl) were prepared. The
conductivity was measured by two-electrode method by impedance spectroscopy. Maximum of conductivity was
38.9 mS/cm for the system Na2Fol – 1M NaCl with composition 35 wt % of Na2Fol. The maximum conductivity was
31.7 mS /cm for the system without sodium chloride with composition 30 wt % Na2Fol.
Key words: folic acid, sodium chloride; liotropic liquid crystals; capacitance measurement.
117