华东师范大学张利东教授课题组 Macromolecules:非交联光响应液晶聚合物薄膜驱动器 - 逆光致动
2023-09-15 来源:高分子科技
光响应材料在催化、传感、药物传输和柔性机器人等方面具有良好的应用潜力。其中,含偶氮苯基团的交联液晶聚合物是最典型的光响应材料之一。在交联液晶聚合物中,有序排列的液晶基元赋予了材料较好的各向异性和协同的分子间相互作用,而交联网络结构使这些液晶基元的初始取向固定,并与高分子网络的构像互相关联,因此这类高分子材料具有很高的的响应应变、应力和速度,同时其形变具有良好的可逆性和可重复性。然而,受到交联网络的束缚,传统的交联液晶高分子的加工性能较差,并且大部分此类驱动执行器在紫外光照射下向光弯曲,极大地限制了这类材料的应用。
图1. 光响应非交联液晶聚合物薄膜的制备及取向
图2. 取向薄膜的光响应驱动机理
图3. 取向薄膜的光响应驱动行为
图4. 空气中的柔性光响应制动器
图5. 乙醇溶液中的柔性光响应致动器
在液体环境下刺激响应驱动器的设计和制备一直是个挑战,主要是由于液体环境中阻力比空气中更大,并且能量转换效率较低。由于在空气中取向薄膜能在低光强紫外光照射下(例如 18 mW /cm2)也表现出良好的弯曲性能,即使液体环境会将部分的入射光能反射、吸收,薄膜机器人也可以将被削弱的光能转化为机械能,从而在液体环境中进行各种宏观光响应运动。作者展示了薄膜驱动器在乙醇溶液中的翻滚、爬坡,以及爬行和提升重物行为 (如图5)。更为详细的信息,请参考原文Macromolecules, 2023。
原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01263
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(责任编辑:xu)
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