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近日，美國化學(xué)會材料領(lǐng)域的著名雜志ACS Applied Materials & Interfaces以快報的形式刊發(fā)了北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系于海峰特聘研究員課題組的論文“ Optical Pendulum Generator Based on Photomechanical Liquid-Crystalline Actuators”，報道了他們在光驅(qū)動液晶與微納復(fù)合材料的制備與性能方面取得的最新成果。

在眾多的智能刺激響應(yīng)的材料中，液晶材料因其優(yōu)異的性能引起了材料學(xué)家的廣泛關(guān)注。通常液晶材料具有自組裝性、流動性和長程有序性、分子協(xié)同效應(yīng)、各向異性的物理性能（包括：光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等）和在聚合物的表面或外場作用下的取向發(fā)生變化等特性。液晶與微納復(fù)合材料（Liquid Crystal and Micro/Nano Composite Materials）可以將納米材料的表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特性與液晶材料融合在一個體系中，并且通過適當?shù)氖侄慰梢垣@得更加新穎的性能。

本研究將銅線圈引入到光驅(qū)動的液晶與微納復(fù)合材料的薄膜一端，使其在運動過程中切割磁力線，根據(jù)法拉第定律產(chǎn)生電流，首次實現(xiàn)了光-機械-電能的轉(zhuǎn)換。這為光能特別是太陽能的利用提供了一條有用的路線，也可以為微機電系統(tǒng)（MEMS）等微型器件提供能量。

另一方，研究團隊將光響應(yīng)性的小分子材料涂覆在通用的高分子低密度聚乙烯 (LDPE)的,制備了具有雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄膜。這種薄膜不需要進一步交聯(lián)處理就具有液晶彈性體類似的性能，可以實現(xiàn)光誘導(dǎo)彎曲，且彎曲方向為朝向光源。由于基材 LDPE 的透明性使得研究者可以用兩束光來精確控制它們的彎曲程度，甚至可以實現(xiàn)超過360度的卷曲，并且這種卷曲運動是可逆的。這為全塑料型的光驅(qū)動器件的制備提供了很好的材料基礎(chǔ)。該論文“Precise Actuation of Bilayer Photomechanical Film Coated with Molecular Azobenzene Chromophores”作為當期雜志的封面文章發(fā)表在高分子材料領(lǐng)域的著名雜志Macromolecular Rapid Communications。

該項工作的合作者為西南科技大學(xué)的劉劍教授，并得到中組部青年千人計劃、國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年基金等資助。

基于光驅(qū)動液晶與微納復(fù)合材料實現(xiàn)了光-機械-電能的轉(zhuǎn)換