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河北工業(yè)大學(xué)朱吉亮團(tuán)隊(duì) Small：邁克爾加成誘導(dǎo)自組裝構(gòu)筑機(jī)械變色藍(lán)相液晶薄膜
2024-01-29  來(lái)源：高分子科技

  藍(lán)相液晶是一種具有獨(dú)特自組裝結(jié)構(gòu)的“超材料”，也被視為三維光子晶體，具有無(wú)與倫比的光學(xué)特性和多刺激響應(yīng)特性，在防偽、傳感、顯示、激光等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。藍(lán)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(nèi)，一般采用降溫誘導(dǎo)液晶分子自組裝獲得。但是，藍(lán)相液晶又是一個(gè)典型的多組分熱力學(xué)系統(tǒng)，具有粘度高、熱導(dǎo)率低和內(nèi)部相互作用復(fù)雜的特點(diǎn)，在自組裝過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生晶格畸變扭曲，從而增強(qiáng)光散射，降低BP器件的響應(yīng)特性。


圖1 硫醇-丙烯酸酯邁克爾加成反應(yīng)誘導(dǎo)自組裝構(gòu)筑藍(lán)相。


  近期，河北工業(yè)大學(xué)朱吉亮副教授和中科院理化所仿生材料與界面科學(xué)中心王京霞研究員、江雷院士的合作團(tuán)隊(duì)首次采用硫醇-丙烯酸酯邁克爾加成反應(yīng)誘導(dǎo)液晶分子自組裝，成功構(gòu)筑了藍(lán)相的三維光子晶體結(jié)構(gòu)。隨著反應(yīng)進(jìn)行，藍(lán)相的雙螺旋柱先后進(jìn)行了大規(guī)模的集體復(fù)制、重塑、重組和生長(zhǎng)，液晶相也從各向同性相，經(jīng)藍(lán)相II、藍(lán)相I、最終轉(zhuǎn)變?yōu)槭中韵蛄邢。有趣的是，采用紫外光聚合隨時(shí)可以終止邁克爾加成反應(yīng)，并“凍結(jié)”對(duì)應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)。利用該策略，我們制作了具有寬溫域、自支撐、可拉伸、結(jié)構(gòu)顏色均勻的圖案化聚合物穩(wěn)定藍(lán)相薄膜，包括多相態(tài)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(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性和可逆性。因此，這項(xiàng)工作打破了傳統(tǒng)藍(lán)相制備方法，為納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控提空了新的控制維度，有望為納米結(jié)構(gòu)的自組裝和功能化提供新的見(jiàn)解。該工作以“Michael Addition Inducing Self-Assembly to Construct Mechanochromic BP Film”為題發(fā)表在《Small》上（Small 2024, 2310048）。河北工業(yè)大學(xué)碩士研究生許雪敬和高涵是文章的共同第一作者。該研究得到河北省自然科學(xué)基金支持。 


圖2 邁克爾加成反應(yīng)誘導(dǎo)液晶相轉(zhuǎn)變及不同相態(tài)的原位Kossel 衍射圖和結(jié)構(gòu)示意圖。 


圖3 不同液晶相態(tài)的聚合物薄膜和藍(lán)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(lán)相薄膜的功能


  該工作是團(tuán)隊(duì)關(guān)于液晶光子晶體自組裝制備及其功能化的最新研究進(jìn)展之一。此外，近兩年團(tuán)隊(duì)還基于硫醇-丙烯酸酯邁克爾加成和光聚合反應(yīng)制備了一系列刺激響應(yīng)性膽甾相液晶軟光子薄膜（Advanced Optical Materials, 2023,2300046; Chinese Chemical Letters, 2023, 34, 107208; 液晶顯示, 2023, 8, 997）和藍(lán)相液晶彈性薄膜 ( ACS Applied Nano Materials, 2022, 5, 12943; Liquid Crystals, 2022, 49(2), 201)，并理論研究了柱狀界面內(nèi)液晶手性反轉(zhuǎn)行為( Physical Review E, 2023, 107, 034705)。


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

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（責(zé)任編輯：xu）
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