J. Phys. France 50, 99-106 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500109900

Frank elastic constants and rotational viscosity for nematic solutions of main-chain polymers

Hedi Mattoussi et Madeleine Veyssie

Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, Collège de France U.A. 792, 11 place Marcelin-Berthelot 75231 Paris Cedex 05, France

Abstract
Studying dilute solutions of a main-chain mesomorphic polymer in a conventional nematic liquid crystal, we have measured the splay and bend elastic constants, as well as the rotational viscosity coefficient in those systems. We observed that both static and dynamic properties are significantly affected by the addition of even a small quantity of polymer. The large increment of the rotational viscosity coefficient may be explained in the framework of a model of anisotropic dumbell, due to F. Brochard. These viscoelastic effects are compared to analogous measurements obtained in the case of solutions of side-chain polymers. The general conclusion we deduce is that the main-chain polymer we study, although exhibiting a significant anisotropy as for its conformation, does not look like a stretched chain, but is largely swollen in three dimensions.

Résumé
Nous avons mesuré les constantes élastiques de divergence et de flexion pour des solutions de polymères mésormorphes de type « main-chain » dans un cristal liquide nématique conventionnel. On constate que, à la fois les propriétés statiques et les propriétés dynamiques sont considérablement affectées même en régime dilué. L'accroissement notable du coefficient de viscosité de rotation est interprété à partir d'un modèle d'haltère anisotrope, dû à F. Brochard. La conclusion principale qui se dégage de cette étude est que le polymère considéré présente une anisotropie marquée de sa conformation ; toutefois, cette conformation est très différente d'un schéma de chaîne étirée, et correspond à une pelote gonflée dans les trois dimensions.

PACS
6210 - Mechanical properties of liquids.
6620 - Viscosity of liquids; diffusive momentum transport.

Key words
elastic constants -- elasticity of liquids -- liquid crystal polymers -- nematic liquid crystals -- viscoelasticity -- viscosity of liquids