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河北工業大學朱吉亮團隊 Small:邁克爾加成誘導自組裝構筑機械變色藍相液晶薄膜
2024-01-29  來源:高分子科技

  藍相液晶是一種具有獨特自組裝結構的“超材料”,也被視為三維光子晶體,具有無與倫比的光學特性和多刺激響應特性,在防偽、傳感、顯示、激光等領域有巨大的應用前景。藍相一般存在于各向同性相和手性向列相之間狹窄的溫度范圍內,一般采用降溫誘導液晶分子自組裝獲得。但是,藍相液晶又是一個典型的多組分熱力學系統,具有粘度高、熱導率低和內部相互作用復雜的特點,在自組裝過程中,不可避免地會產生晶格畸變扭曲,從而增強光散射,降低BP器件的響應特性。


圖1 硫醇-丙烯酸酯邁克爾加成反應誘導自組裝構筑藍相。


  近期,河北工業大學朱吉亮副教授和中科院理化所仿生材料與界面科學中心王京霞研究員、江雷院士的合作團隊首次采用硫醇-丙烯酸酯邁克爾加成反應誘導液晶分子自組裝,成功構筑了藍相的三維光子晶體結構。隨著反應進行,藍相的雙螺旋柱先后進行了大規模的集體復制、重塑、重組和生長,液晶相也從各向同性相,經藍相II、藍相I、最終轉變為手性向列相。有趣的是,采用紫外光聚合隨時可以終止邁克爾加成反應,并“凍結”對應的納米結構。利用該策略,我們制作了具有寬溫域、自支撐、可拉伸、結構顏色均勻的圖案化聚合物穩定藍相薄膜,包括多相態二維碼、竹子、菊花等。制備的彩色圖案在外力和溫度作用下表現出良好的熱穩定性和可逆性。因此,這項工作打破了傳統藍相制備方法,為納米結構的調控提空了新的控制維度,有望為納米結構的自組裝和功能化提供新的見解。該工作以“Michael Addition Inducing Self-Assembly to Construct Mechanochromic BP Film”為題發表在《Small》上Small 2024, 2310048。河北工業大學碩士研究生許雪敬高涵是文章的共同第一作者。該研究得到河北省自然科學基金支持。 


圖2 邁克爾加成反應誘導液晶相轉變及不同相態的原位Kossel 衍射圖和結構示意圖。 


圖3 不同液晶相態的聚合物薄膜和藍相I的syn-SAXS圖。 


圖4 圖案化的聚合物溫度薄膜


圖5 圖案化藍相薄膜的功能


  該工作是團隊關于液晶光子晶體自組裝制備及其功能化的最新研究進展之一。此外,近兩年團隊還基于硫醇-丙烯酸酯邁克爾加成和光聚合反應制備了一系列刺激響應性膽甾相液晶軟光子薄膜(Advanced Optical Materials2023,2300046; Chinese Chemical Letters2023, 34, 107208; 液晶顯示, 2023, 8, 997)和藍相液晶彈性薄膜 ( ACS Applied Nano Materials2022, 5, 12943; Liquid Crystals2022, 49(2), 201),并理論研究了柱狀界面內液晶手性反轉行為( Physical Review E2023, 107, 034705)。


  原文鏈接: https://doi.org/10.1002/smll.202310048

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(責任編輯:xu)
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