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河北工业大学朱吉亮团队 Small:迈克尔加成诱导自组装构筑机械变色蓝相液晶薄膜
2024-01-29  来源:高分子科技

  蓝相液晶是一种具有独特自组装结构的“超材料”,也被视为三维光子晶体,具有无与伦比的光学特性和多刺激响应特性,在防伪、传感、显示、激光等领域有巨大的应用前景。蓝相一般存在于各向同性相和手性向列相之间狭窄的温度范围内,一般采用降温诱导液晶分子自组装获得。但是,蓝相液晶又是一个典型的多组分热力学系统,具有粘度高、热导率低和内部相互作用复杂的特点,在自组装过程中,不可避免地会产生晶格畸变扭曲,从而增强光散射,降低BP器件的响应特性。


图1 硫醇-丙烯酸酯迈克尔加成反应诱导自组装构筑蓝相。


  近期,河北工业大学朱吉亮副教授和中科院理化所仿生材料与界面科学中心王京霞研究员、江雷院士的合作团队首次采用硫醇-丙烯酸酯迈克尔加成反应诱导液晶分子自组装,成功构筑了蓝相的三维光子晶体结构。随着反应进行,蓝相的双螺旋柱先后进行了大规模的集体复制、重塑、重组和生长,液晶相也从各向同性相,经蓝相II、蓝相I、最终转变为手性向列相。有趣的是,采用紫外光聚合随时可以终止迈克尔加成反应,并“冻结”对应的纳米结构。利用该策略,我们制作了具有宽温域、自支撑、可拉伸、结构颜色均匀的图案化聚合物稳定蓝相薄膜,包括多相态二维码、竹子、菊花等。制备的彩色图案在外力和温度作用下表现出良好的热稳定性和可逆性。因此,这项工作打破了传统蓝相制备方法,为纳米结构的调控提空了新的控制维度,有望为纳米结构的自组装和功能化提供新的见解。该工作以“Michael Addition Inducing Self-Assembly to Construct Mechanochromic BP Film”为题发表在《Small》上Small 2024, 2310048。河北工业大学硕士研究生许雪敬高涵是文章的共同第一作者。该研究得到河北省自然科学基金支持。 


图2 迈克尔加成反应诱导液晶相转变及不同相态的原位Kossel 衍射图和结构示意图。 


图3 不同液晶相态的聚合物薄膜和蓝相I的syn-SAXS图。 


图4 图案化的聚合物温度薄膜


图5 图案化蓝相薄膜的功能


  该工作是团队关于液晶光子晶体自组装制备及其功能化的最新研究进展之一。此外,近两年团队还基于硫醇-丙烯酸酯迈克尔加成和光聚合反应制备了一系列刺激响应性胆甾相液晶软光子薄膜(Advanced Optical Materials2023,2300046; Chinese Chemical Letters2023, 34, 107208; 液晶显示, 2023, 8, 997)和蓝相液晶弹性薄膜 ( ACS Applied Nano Materials2022, 5, 12943; Liquid Crystals2022, 49(2), 201),并理论研究了柱状界面内液晶手性反转行为( Physical Review E2023, 107, 034705)。


  原文链接: https://doi.org/10.1002/smll.202310048

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(责任编辑:xu)
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