On the effect of carbon nanotubes on properties of liquid crystals

Abstract

Liquid crystals (LCs), with their fluidity and selforganization, are attractive hosts for the dispersion and manipulation of macro-and nanoparticles, allowing the realization of their ordered assemblies. In addition, new functional materials can be created owing to the particle properties. Among the nanoparticles, carbon nanotubes (CNTs) stand out for their exceptional electrical, thermal and mechanical properties. While LCs can be used for manipulating CNTs, the nanotube properties are attractive also for influencing and tuning LC properties. In this paper, we discuss different aspects of the CNT-LC combination, briefly introducing their dispersion and interaction and then, more extensively, evaluating the CNT effect on selected properties of LCs relevant to display-related applications. We show that some previously reported improvements cannot be considered an intrinsic feature of CNT-doped LCs. In addition, we are also able to follow locally the Frederiks transition of CNT-doped LCs by Raman spectroscopy, revealing the direct effect of bundles of CNTs on LC reorientation.

The peculiar electrical response of liquid crystal-carbon nanotube systems as seen by impedance spectroscopy

“…The most relevant conclusion is that the weak anchoring limit leads to negligible deformations while the rigid anchoring may induce topological defects. Carbon nanotubes are particularly interesting within this topic, since their reorientation with external fields [15][16][17][18] arises the possibility of preparing simple devices whose electrical conductivity can be externally controlled [7,[17][18][19]. CNTs are anisotropic NPs formed by one or several rolledup graphene sheets.…”

Dispositivos de cristal líquido dopados con nanopartículas = Nanoparticle-doped liquid crystal devices

“…Se sabe que los CNTs presentan distinta intensidad Raman dependiendo de la polarización de la luz que se aplica y si ésta incide paralela o perpendicular al eje largo. De este modo se ha podido detectar en CL nemáticos positivos dopados con CNTs, que éstos siguen al CL cuando se reorienta [140,141]. Mediante el mismo método se ha estudiado la relación de anclaje entre CNTs y CL, y si la composición de las moléculas de CL tiene algún efecto en este proceso [142].…”

“…Los problemas en la dispersión son debidos sobre todo a las fuerzas de van der Waals, las cuales les mantienen adheridos entre sí. Las fuerzas son mayores cuanto más pequeñas son las dimensiones de las NPs y mayor es su razón de aspecto (la relación entre el largo y el ancho) [140]. Además, al cabo de los días los CNTs sedimentan [158], lo que produce que los dispositivos desarrollados no presenten un funcionamiento estable a lo largo del tiempo.…”

“…Esta técnica suele alterar las propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas del CNT (cuando el enlace es de tipo covalente) [97,159] y suele presentar problemas para integrarlos en CLs termotrópicos (debido a compatibilidades entre las partes hidrófobas e hidrófílas de las moléculas) [140].…”

“…Una nueva sonicación ayuda a romper los aglomerados que hayan podido quedar y por último, se deja evaporar el disolvente a temperatura ambiente [140].…”