La relajación de dos defectos lineales de magnitud opuesta dentro de un cristal líquido confinado, es investigada solucionando acopladamente la ecuación de evolución del parámetro de orden y las ecuaciones de momentum en tres dimensiones. Las interacciones hidrodinámicas hacen que los defectos se muevan con velocidades diferentes incrementado el tiempo de relajación, sin embargo este efecto desaparece al incrementar el grado de confinamiento. Las características del flujo mas notables en el sistema son grandes vórtices que rodean los defectos a medida que estos se aproximan uno a otro.

We investigate the relaxation of two line defects of opposite strength in a confined nematic liquid crystal by solving the coupled tensor order parameter evolution and momentum balance equations in three dimensions. The inclusion of hydrodynamic interactions causes the defects to move at different velocities and slows the overall relaxation process, but this effect is suppressed by increasing the degree of confinement. The most notable flow features that develop in the system are large vortices that surround and follow the defects as they approach each other.

Fibras de carbono de alto desempenho podem ser produzidas a partir de piche de petróleo anisotrópico usando o processo de extrusão-fiação. O piche mesomórfico é um cristal líquido discótico nemático termotrópico, que possui ordem na orientação das moléculas. Cristais líquidos são materiais que possuem textura, anisotropia e visco-elasticidade. Um fenômeno importante que é encontrado em cristais líquidos é a interação entre a textura devido à orientação das moléculas e o comportamento reológico, no qual a textura ocorre devido à presença de defeitos na orientação das moléculas. O processo de extrusão-fiação usado na fabricação de fibras de carbono a partir de precursores nemáticos usa uma cascata de escoamentos que incluem fluxo capilar convergente e extensional, os quais promovem a formação de uma variedade de estruturas, incluindo radial, concêntrica, randômica e bipolar, que darão propriedades especificas para as fibras de carbono resultantes. Portanto, a compreensão fenomenológica da interação entre a textura e a reologia do precursor nemático é necessária para o controle do processo e para a otimização do produto. Neste artigo, a interação entre a reologia e a textura de cristais líquidos discóticos nemáticos será enfocada e um modelo anisotrópico será desenvolvido para descrever o regime linear visco-elástico de piches mesofásico com textura. O modelo é capaz de prever todas as características observadas experimentalmente, incluindo a dependência dos módulos de armazenamento e de perda com a freqüência de oscilação e a sua dependência com a temperatura, assim como promover uma melhor compreensão do papel dos defeitos e da anisotropia no comportamento visco-elástico do piche anisotrópico.

High performance carbon fibers can be produced from anisotropic petroleum pitch using the fiber spinning process. The mesophase pitch is a thermotropic discotic nematic liquid crystal possessing orientational order. Liquid crystals are textured, anisotropic, viscoleastic materials. An important phenomenon of liquid crystals is the interaction between orientational textures and rheology, where the texture is due to the presence of orientational defects. The fiber spinning process used in the carbon fiber manufacture from nematic precursors uses a cascade of processing flows that involves capillary, convergent, and extensional flows, which promotes the formation of a variety of textures that will give specific properties to the resultant carbon fiber. Hence a fundamental understanding of the impact of textures on rheology is needed for eventual process control and product optimization. In this paper we study the interaction of rheology and texture and develop a model of anisotropic linear viscoelasticity of textured mesophases. The model is able to predict all the features observed experimentally, including the frequency dependency of the loss and storage modulus and their temperature sensitivity, and provides a better understanding of the role of defects and anisotropy on pitch viscoelasticity.