复旦大学俞燕蕾、韦嘉AOM:具有热致变形和可逆荧光开关的液晶聚合物

文摘   2025-01-27 19:20   江西  

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原文链接:10.1002/adom.202403469

刺激响应型液晶聚合物 (LCPs) 作为设计多功能软致动器的材料具有重要前景。

近日,复旦大学俞燕蕾、韦嘉团队探索了一种新策略,即通过将开环复分解聚合 (ROMP) 与后聚合改性 (PPM) 相结合来开发多响应型 LCP。当前的研究旨在推进设计能够进行热诱导变形和荧光切换的 LCP 的方法。首先使用 ROMP 合成含有聚集诱导发射发光原 (AIEgens) 的反应性线性 LCP 前体,该前体具有出色的可加工性,能够通过各种加工技术制备任意形状。随后,PPM 负责锚定所制备薄膜和纤维几何形状的介晶取向。所得交联 LCP 薄膜和纤维随着温度升高而发生收缩、弯曲、展开和卷曲。此外,高温下介晶原的破坏削弱了对 AIEgens 运动的限制,从而促进了 LCPs 荧光性质的切换。这种材料设计结合了多样化的制造机会、先进的驱动能力和 AIEgens 的可调发射特性,同时还实现了执行器状态的可视化。相关研究成果发表于《Adv. Optical Mater.》上

图文解析

1. a) 通过 ROMP 合成线性 LCP 前体的路线。b) 展示交联 LCP 薄膜的制备过程以及热致收缩和荧光开关行为机制的示意图。

2. a) 交联LCP薄膜未拉伸和拉伸率为200%(相对于原始长度)的2D-WAXD图谱。b) 交联LCP薄膜在加热和冷却过程中的1D-SAXD图谱。c) 热致收缩率和序参数与拉伸率的关系图。d) 不同拉伸率的交联LCP薄膜的L/L0值与变形循环数的关系图(L0:薄膜原始长度;L:完全收缩后的长度)。

3. a) 温度变化引起介晶排列变化引起的荧光开关现象示意图。b) 蝴蝶形交联 LCP 薄膜在加热和冷却过程中的实时图像。比例尺:10 毫米。cd)交联 LCP 的荧光发射曲线随温度的变化。e) 交联 LCP 薄膜在 10 次加热和冷却循环后在室温和高温下的荧光强度。

4. a) 具有弯曲变形行为的弯曲交联 LCP 薄膜的制造工艺示意图。b) NIR 光开启和关闭的连续驱动过程中,LCP 条的弯曲角度随时间的变化图。插图显示了 NIR 关闭时的角度(𝜃1)和短时间 NIR 照射后的角度(𝜃2)。c) 线性 LCP 薄膜的折纸编程步骤示意图,其中实线表示折叠方向,虚线表示折叠过程造成的扭结痕迹。d) 照片显示了制备好的 LCP 薄膜的折叠-展开结构随温度升高而变化。比例尺:10 毫米。

5. a) 扭曲 LCP 纤维的制造过程示意图。b) 扭曲 LCP 纤维物体提升示意图和照片。c) 弹簧执行器制造过程示意图。d) 弹簧 LCP 执行器自推进滚动照片。

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