含有动态共价键(Dynamic Covalent Bond, DCB)的液晶弹性体(Liquid Crystalline Elastomer Vitrimer, LCE vitrimer)在外界刺激下用于动态键交换反应可以发生网络重排。基于此,LCE vitrimer可以在外力作用下实现液晶基元取向的重编程以制备具有复杂形状和变形行为的软体驱动器。同时,网络的动态性还赋予了LCE vitrimer 可自修复和重回收的特性,极大的拓展了LCE材料的可编程性。
图1:LCE vitrimer 的物性可编程性:取向编程,形状构筑,自修复与重回收。
该综述首先介绍了LCE的驱动机理和常见的液晶基元的取向手段,包括拉伸二次固化取向法,外场辅助取向法(例如磁场,电场,剪切流场)和表面诱导取向法(微纳结构表面和光响应表面)等。随后,作者介绍了动态共价键以及将其引入LCE网络中的常用分子设计。基于上述两方面的背景知识,作者随后以酯交换反应为例介绍了LCE vitrimer 基于网络重排的液晶取向机理(如图2所示)。作者也同时指出了这一取向策略中存在的两个问题,包括在热致的可逆驱动过程中酯交换反应同样会被激活,从而影响取向的稳定性;另一方面酯交换催化剂会在反应或储存过程中逐渐失活,从而影响取向编程的可重复性。
图2: LCE vitrimer 的取向编程机理。A: 网络重排未激活;B: 网络重排激活;C.:取向后LCE的可逆驱动。
图3: 区域性编程(整体外力作用下区域性网络重排)。A:薄膜 和B: 圆管整体拉伸下区域性光照; C:圆管驱动器逐步区域性编程; D:区域性光照消除取向; E-F: 通过引入光热介质 (E:碳纳米管;F:聚多巴胺 和 G:芳胺寡聚物实现基于热致DCB的LCE vitrimer的区域性编程; H:区域性编程中的梯度现象。
图4:区域性编程(区域性外力作用下整体网络重排)A:模压法;B:压印法;C-D:折纸法。C:热响应LCE vitrimer,D:光响应LCE vitrimer。
图5:模块组装法。A:基于动态键交换反应的界面融合;B:自焊接行为;C:LCE机器人组装,D:模块法逐步组装;E:不同取向的模块组装;F:不同响应性的模块组装。
全文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202304769
- 武汉纺织大学于志财团队 Adv. Fiber Mater.:基于动态共价键自修复热电纤维的制备及无源温度传感应用 2024-04-27
- 南理工傅佳骏教授课题组 Adv. Mater.:高致动能量密度、超强韧、可修复形状记忆聚合物材料 2024-04-27
- 西安交大张彦峰教授团队 AFM:基于双重动态共价键的自修复红外透过材料 2024-02-15
- 中科院理化所江雷院士/王京霞团队与合作者 AFM:在聚合物蓝相液晶原位表征方面取得新进展 2024-10-30
- 宁波材料所陈涛/尹恺阳/肖鹏团队 Angew:氢键超分子网络赋予可进化液晶弹性体机器人的温和编程 2024-10-23
- 上海交大刘湍/林秋宁等 AFM:通过引入氢键“锁定”液晶取向用于实现室温形状编程和提高驱动做功能力 2024-10-23
- 中山大学黄华华副教授、杨志涌教授 Adv. Mater.:原位可逆的三重力致磷光增强特性聚氨酯复合弹性体 2024-10-31