1888 年,奥地利植物学家莱尼茨尔在做加热胆甾醇笨甲酸酯结晶的实验时发现,在 145.5℃时,结晶熔解成为混浊粘稠的液体,当继续加热到 178.5℃时,则形成了透明的液体。这是人们对液晶认识的开始。第二年德国的物理学家莱曼发现,上述 145.5℃~178.5℃之间的粘稠混浊液体在用偏光显微镜进行观察时,它具有双折射现象。于是莱曼把这种具有光学各向异性、流动性的液体称之为液晶。

从液晶的发现经过来看,这种胆甾醇苯甲酸酯实际上就是一种胆甾相液晶。它的特征是,加热熔成各向同性的液体,经冷却又能回到液晶态,同时出现一系列光辉夺目的彩虹色,液晶的发现与此彩色现象密切相关。

通常的有机晶体加热到熔点就开始熔解,成为透明的液体。在偏光显微镜下观察时,可发现光学各向异性消失,从光学各向异性变为各向同性(因为几乎所有的有机晶体都显示光学各向异性,液体显示光学各向同性。)故可以用这种现象来测定熔点

然而,有一类有机化合物在熔解时却出现异常现象。当其晶体加热到温度 T1时,熔解成粘稠状而稍微有些混浊的液体,但当继续加热到温度 T2 时,则变为透明的液体。从表面上看,这类有机化合物好像具有两个熔点。用偏光显微镜观察这类样品时,则发现在 T1和 T2温度之间所形成的混浊液体具有明显的纹理,表明它为光学各向异性。在温度为 T2时所形成的透明液体在偏光显微镜在正交尼科耳棱镜下则出现暗视野,表明为光学各向同性。人们称T1和 T2温度之间形成的显示光学各向异性的液体为液晶。

根据纹理结构的特点和性质,可以把液晶分为三种不同的类型,即向列相液晶、胆甾相液晶和近晶相液晶。从分子结构和特点分析,液晶态必需在有分子间力和相互作用的条件下才能形成。

自 1888 年莱尼茨尔发现液晶以来,已经历了一个多世纪。但回顾起来,过去漫长的岁月中由于历史条件所限,人们对液晶的结构和性质了解甚少。直到近几十年,液晶的研究成果才逐渐地从科研实验室进入到实际应用领域。

1958 年,法拉第学会曾举办过液晶专题讨论会,会后出版了文献汇编——《大分子和液晶》。这时,美国的韦斯廷豪斯研究室的弗加森小组也着手开始研究液晶分子结构、光学性质及工业实际应用的可能性。经过几年的刻苦钻研,反复实验,1963 年他首先用胆甾相液晶制成了依据颜色变化来测定物体表面温度分布的温度计。这使液晶研究向着实际应用领域大大地向前推进了一步,引起国际液晶学界的强烈反响。本世纪六十年代中期以后,随着微电子工业、航空工业、激光、微波以及全息照相等新技术的迅速发展,相应地也迫切需要使用一些对低能量激励有灵敏反应的物质。特别是 1968 年RCA 公司的海尔迈耶发现向列相液晶的透明薄层通电时会出现混浊象(即电光效应)以后,相继发现了许多新型的电光效应。

本世纪七十年代以来,液晶已被广泛地应用到许多尖端新技术领域中。例如:电子工业的显示装置;化工的公害测定;高分子反应中的定向聚合;仪器分析;航空机械及冶金产品的无损探伤和微波测定;医学上的皮癌检查、体温测定等等。特别是,改变液晶分子排列所需的驱动功率极低这一特性为研制袖珍计算机和全电子手表的数字显示提供了有利条件。液晶显示全电子数字石英手表是目前世界手表工业中的新产品。它具有走时准确、造价低、功耗小和功能多样等特点,在许多方面都优于机械表和其它电子手表。同时,液晶图像显示和液晶快速电视显示的研制也倍受注目。

推动液晶研究迅速发展的另一个动力,就是液晶与生命现象有着紧密的关联。许多物理、化学、生物学者对生物膜具有介晶态结构很感兴趣,液晶生物物理已受到各国科学家相当普遍的重视。各种各样的假说、推论层出不穷,它们都把生物膜所特有的功能与液晶特性相结合,来探索生命科学的奥秘及生物液晶的特殊功能。

现在,许多国家都先后建立了液晶科学的专门研究机构,制定了具体的研究规划和措施。为此投入大量经费和组织了相当雄厚的科研力量,对液晶领域进行全面的研究,争取更大更新的突破。可以预料,随着科学技术的发展,液晶学科的未来发展前景必将更加美好。