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RÉSUMÉ
Découverts à la fin du dix-neuvième siècle, les cristaux liquides possèdent la mobilité des liquides avec les propriétés optiques des cristaux. Outre les applications en affichage de montre et de calculatrice, ces cristaux sont également utilisés pour mesurer des températures de surface. En effet, ces critaux ont la propriété de réfléchir des couleurs différentes lorsque la température varie. Cet article s'intéresse plus particulièrement sur deux phases de ces critaux, les phases cholestériques et nématiques.
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Michel DELISÉE : Ingénieur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), URA 871 Orsay
INTRODUCTION
Ces substances étranges qui possèdent la mobilité des liquides et les propriétés optiques des cristaux furent découvertes par le chimiste allemand Reinitzer en 1888. En étudiant la fusion du benzoate de cholestéryle, il apparaît un liquide trouble à 145 oC qui ne devient clair qu’à 178 oC.
L’année suivante, Lehmann découvre l’anisotropie optique de la phase trouble et propose le nom de cristaux liquides.
Ensuite, les recherches s’estompent durant un demi-siècle, pour retrouver un intérêt spectaculaire au début des années soixante-dix.
Les applications les plus importantes furent les affichages de montres et de calculatrices, ainsi que la détermination des températures de surface.
Pendant ces vingt dernières années, les cristaux liquides ont suscité un grand intérêt du point de vue de la physique fondamentale [1] [2] et ont donné lieu à de nombreuses publications.
Cette phase intermédiaire entre solide et liquide se subdivise en trois familles distinctes suivant leur arrangement moléculaire 1. Notre intérêt portera principalement sur la phase dite cholestérique ou nématique chirale 2 car c’est celle qui a débouché sur la détermination des températures superficielles et les contrôles non destructifs dans des domaines variés (aérospatial, électronique, mécanique, écoulements fluides...).
La majorité des applications repose sur la propriété particulière de cette phase de réfléchir des couleurs différentes lorsque la température varie. C’est cette propriété qui sera analysée dans cette étude 3.
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1978 par Pierre LEYRAL
- Version archivée 2 de oct. 1988 par Pierre LEYRAL
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Mesures de précision
4.1 Introduction
On conçoit que, du point de vue pratique, l’observation visuelle de la couleur de la préparation ne puisse fournir que des indications qui dépendront des conditions d’éclairage et d’observation. Ces informations seront de plus affectées par la non-linéarité de la correspondance couleur-température, ce qui fait que, pour un produit donné, la sensibilité Δ λ /ΔT dépend fortement de la température. La figure 5, d’après [7], précise les valeurs relatives des paramètres λ, T, θ i = θ r .
D’autre part, la sensibilité spectrale de l’œil présente un maximum très marqué dans le jaune (560 nm), elle n’atteint que le tiers de cette valeur dans le bleu-vert (500 nm) et dans l’orange (630 nm) ; elle diminue ensuite très fortement dans le bleu et le rouge (figure 9).
Pour les mesures exigeant une grande précision, le remplacement de l’œil par un dispositif spectrophotométrique s’impose absolument, mais le gain en sensibilité se fera au détriment de la commodité d’utilisation ; cette technique reste l’apanage du laboratoire.
HAUT DE PAGE4.2 Appareillage de mesure
Une détermination précise de la température passe par la mesure de la longueur d’onde λ réfléchie sélectivement par la couche cholestérique. Cette mesure nécessite un dispositif spectrophotométrique analogue dans son principe à celui représenté sur la figure 10. Ce montage permet d’éclairer les cristaux cholestériques en lumière modulée monochromatique froide grâce à un filtre à eau qui absorbe le rayonnement infrarouge...
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Mesures de précision
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DE GENNES (P.G.) - The physic of liquid crystals. - International Series of Monographs on Physics. Oxford. Clarendon Press (1974).
-
(2) - CHANDRASEKHAR (S.) - Liquid crystals. - Cambridge Monographs on Physics. Cambridge University Press (1977).
-
(3) - SZYDLO (N.) - Écrans à cristal liquide. Technologies de fabrication, - E2520, traité Électronique, Techniques de l’Ingénieur, nov. 1997.
-
(4) - PINARD (P.), LEYRAL (P.) - Études fondamentales sur le comportement des cristaux liquides. - Cahier de la Thermique no 3, Températures de surface, mars 1973.
-
(5) - FERGASON (J.L.) - Liquid crystal in nondestructive testing. - Applied Optics volume 7, no 9, p. 1729, sept. 1968.
-
(6) - DE VRIES (H.L.) - Rotatory power and other optical properties of certain liquid crystals. - ...
ANNEXES
LEVEZAC (F.) - Mesure de température de surface par cristaux liquides thermochromiques. Application à la détermination de flux convectif - (1996).
HAUT DE PAGE
Cette liste n’est pas exhaustive
Merck-S.A. (produits de BDH Laboratory Supplies)
Ecofi racheté par les Laboratoires Théranol Deglaude S.A.
Euracli : http://www.euracli.fr
Image Therm Engineering http://www.imagetherm.com
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