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原文链接：10.1002/adfm.202418627
共价有机骨架（COFs）代表了一类新型结晶多孔聚合物，是功能材料研究的焦点。将COFs加载到聚合物基质中结合了COFs的刺激响应行为和聚合物的形状完整性和易加工性。然而，通过将COF集成到无定形和惰性聚合物基质中很难实现多重复杂的响应性。
近日，北京大学杨槐，北京科技大学王茜，江西师范大学兰若尘团队合成了光热和溶剂敏感的卟啉COF，并将其掺入另一种功能液晶聚合物（LCP）基质中，该基质具有均匀的分子排列，并且能够响应外部刺激而进行可逆变形。因此，分散在LCP中的COFs可以充当光热剂和荧光基序，使掺杂COF的LCP薄膜具有近红外（NIR）光和溶剂双重响应性。此外，由于LCP分子的有序排列，这种刺激可以通过调整分子排列方向来引发聚合物薄膜的多模式驱动，最终基于这种新型多功能复合薄膜，制备出了一种可对近红外光和溶剂蒸汽作出可逆开花和闭合响应的仿生花。相关研究成果发表于《Adv. Funct. Mater.》上。
图文解析
方案1. 双重刺激-响应仿生花示意图。
图1. a)POR-BHA COF结构示意图。b)POR-BHA COF的PXRD图谱。c)POR-BHA COF的13C SS NMR。d–f)POR-BHA COF的XPS光谱。d)C 1s，e)N 1s，f)O 1s。g)POR-BHA COF颗粒的TEM图像。h)POR-BHA COF的SAED图谱。i)POR-BHA COF颗粒的SEM图像。j)POR-BHA COF的元素映射图像。
图 2. a)用于制备 LCP 薄膜的单体和交联剂的化学结构示例。b)POR-BHA COF 和 POR-BHA COF-LCP 的 PXRD 衍射图。c)POR-BHA COF、POR-BHA COF-LCP 和 LCP 的 TGA 热分析图。d–g)斜向取向的 POR-BHA COF-LCP 的 SEM 和 POM 照片。d)POR-BHA COF-LCP 的垂直取向侧。e)POR-BHA COF-LCP 薄膜的平面取向侧。f)显示 POR-BHA COF-LCP 薄膜断裂表面形貌的 SEM 图像。g)POR-BHA COF-LCP 薄膜的 POM 图像。h–k)斜向取向的 LCP 的 SEM 和 POM 照片。h)LCP 的垂直取向侧。i)LCP 薄膜的平面取向侧。j)LCP薄膜断裂表面的SEM图像。k)LCP薄膜的POM图像。l-o)POR-BHA COF-LCP和斜向取向的LCP的CLSM图像。l)POR-BHA COF-LCP的垂直取向侧。m)POR-BHA COF-LCP的平面取向侧。n)LCP的垂直取向侧。o)LCP的平面取向侧。
图 3. POR-BHA COF-LCP 执行器的驱动和特性。a)POR-BHA COFLCP 执行器的红外热成像和摄影分析，显示了响应红外辐射的可逆变形。b)驱动过程中 POR-BHA COF-LCP 弯曲角度的时间相关图。c)808 nm 光下 60 个循环中 POR-BHA COF-LCP 执行器的弯曲角度图。d)相对于长轴以不同角度 (I)90°、(II)0°、(III)45° 和 (IV)135° 分割的张开取向 POR-BHA COF-LCP 薄膜。e)在 NIR 曝光下 POR-BHA COF-LCP 执行器的定制角度和响应行为。
图 4. POR-BHA COF-LCP 的驱动和特性。a) 连续照片显示了 POR-BHA COF-LCP 在 DCM 蒸汽暴露下的可逆变形。b) DCM 蒸汽下具有不同裁剪角度的 POR-BHA COF-LCP 执行器的反应行为。c) 驱动过程中 POR-BHA COF-LCP 弯曲角随时间的变化图。d) POR-BHA COF-LCP 执行器在 DCM 蒸汽中 60 个循环中的弯曲角图。e) POR-BHA COF-LCP 与 LCP 的应力-应变曲线对比。f) SEM 图像描绘了 POR-BHA COF-LCP 的断裂形貌。g) LCP 断裂表面的 SEM 图像。
图5. a)POR-BHA COF和POR-BHA COF-LCP的紫外可见光谱。b)POR-BHA COF和POR-BHA COF-LCP的荧光光谱。c)自然光下POR-BHA COF粉末的照片。d)365 nm紫外光下POR-BHA COF粉末的照片。e)自然光下仿生花的照片。f)365 nm紫外光下仿生花的照片。g)近红外光下仿生花的连续图像。h)捕捉仿生花在DCM蒸汽暴露后的响应行为的照片。i)近红外光下POR-BHA COF-LCP夹持机器人的图像。j)近红外光下POR-BHA COF-LCP光控开关的图像。
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