光致形变液晶高分子

交联液晶高分子兼具液晶的各向异性和高分子网络的弹性,并且具有优异的分子协同作用.在交联液晶高分子中引入光响应基团,例如偶氮苯后,即可赋予其光致形变性能,利用分子协同作用可以将光化学反应引起的分子结构变化放大为宏观形变,从而将光能直接转化成机械能.通过合理的分子结构和取向设计可以使液晶高分子产生诸如伸缩、弯曲、扭曲、振动等多种形式的光致形变,并用于各类光控柔性执行器件的构筑,在人工肌肉、微型机器人、微量液体操控等领域呈现出独特的优势和广阔的应用前景.本文总结和评述了光致形变液晶高分子的研究,包括材料结构对光致形变性能的影响、新型可加工光致形变材料的研究、利用可见光和近红外光触发形变的策略,以及光致形变液晶高分子微执行器在微量液体操控中的应用,最后展望了该领域的发展方向.     

室温光致形变主链型交联液晶高分子纤维执行器

将分别含有偶氮苯和苯甲酸苯酯的2种液晶单体与伯胺进行迈克尔加成反应,得到分子量可控的主链型液晶低聚物.利用先熔融提拉、后自由基聚合的方法将低聚物制备成交联液晶高分子纤维.液晶单体与伯胺之间的扩链反应有效地降低了高分子网络的交联密度,进而降低纤维的玻璃化转变温度.同时,这种先拉伸、再聚合的方式将纤维的取向与交联过程分开,保证了纤维中的液晶基元沿拉伸方向呈规整排列.因此,取向后的交联液晶高分子纤维可在室温下实现可逆光致弯曲形变,其最大弯曲角度接近60°,且弯曲方向可以通过改变光照方向进行调控.这种形变幅度大、方向可控的主链型交联液晶高分子纤维有望推动光响应柔性执行器等领域的发展.     

偶氮苯高分子的光致可逆固液转变

偶氮苯化合物是一种极具吸引力以及较为常用的光响应材料,本文主要介绍偶氮苯的光响应性质以及一些偶氮苯高分子的合成方法,解析光化学反应导致偶氮苯高分子固液转变的机理,并介绍其在粘结性材料、光致动器、光致热导开关器件及非热纳米压印中的应用。     

光致型形状记忆高分子材料

形状记忆高分子材料是当前的研究热点之一,其中光致型形状记忆高分子材料凭借其独特的优势受到研究者的广泛关注。本文综述了光致型形状记忆高分子材料的研究进展,分别介绍了该类材料的特性、分类、工作机理、应用研究和发展趋势。根据不同的形状记忆机理将该类材料分为光化学反应型和光热效应型,并重点对这两种类型的形状记忆高分子材料进行了描述。最后,对光致型形状记忆高分子材料的存在问题、发展方向和应用前景进行了展望。     

偶氮型液晶高分子的研究及应用

偶氮液晶高分子由于其具有特殊的光致异构和光致变色等光学性质,在光信息贮存材料、光开关材料和非线性光学设备材料等领域具有巨大的应用潜力,近年来得到了国内外研究者的广泛关注。本文概述了偶氮型液晶高分子的结构特征,详细介绍了主链型偶氮液晶高分子、侧链型偶氮液晶高分子、树枝状偶氮液晶高分子以及星型偶氮液晶高分子的研究现状及在光储存、光开关及光调制偏振片等方面的应用进展,指出了存在的问题和研究方向。     

光致感应型形状记忆和形状改变高分子材料

光致形状记忆高分子材料是一类在室温、一定波长的光照条件下发生形变后,再次成型得到二次形状,通过另一波长光刺激手段的处理,又可使其发生形状回复,从而"记忆"初始形状的新型功能高分子材料。该类材料具有非接触性、瞬时性、精确性和清洁性等特点。这些独特的优点使得该类材料越来越受到研究者的关注。本文主要集中对近年来光诱导的形状记忆和形状改变高分子材料的研究现状进行简要的论述,重点是光化学反应型材料,如含肉桂酸基和偶氮苯基系列材料,分别介绍了这些材料的分类、特性、工作原理及潜在的应用。最后对光致型形状记忆高分子材料的存在问题、发展方向和应用前景进行了展望。     

光致固液转变的有机小分子、高分子和其他材料研究进展

通过传统的热法-加热可以实现很多材料的固液转变,固液转变是材料的宝贵性质,液化后的材料可以通过模具制备各种形状的物品。与热致固液转变相比,光致固液转变具有更高的时空分辨率,可以利用非接触的方式精确地照射在需要液化的部位,这使得光致固液转变材料在功能材料领域有重要的应用前景。本文介绍了光致固液转变的有机小分子、高分子和其他材料研究进展,讨论了其转变机理和设计原则,并介绍了光致固液转变材料在可重复利用的粘合剂、光刻胶、光致驱动器和自愈合材料等方面的潜在应用前景。     

新型弯曲形双偶氮苯类液晶合成及光致异构性能研究

弯曲形偶氮苯液晶由于其偶氮键独特的光致可逆异构化性能,已成为光电子信息材料研究的热门课题,但光响应速度慢已成为制约其发展的关键因素.目前报道的弯曲型偶氮类液晶化合物的偶氮键都距离中心核较远的位置,光致异构的响应时间较长,大都在分钟以上,不利于光敏器件应用研究.本工作试图以2-甲基-1,3-间苯二胺为中心核,将偶氮键紧挨中心核两边,末端为直链烷基,设计合成了一系列新型弯曲形双偶氮苯类液晶化合物,以期缩短光响应时间.通过IR, 1H NMR, 13C NMR和ICP-MS光谱鉴定这些化合物的分子结构,经差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)测定其液晶相变温度和相态织构;并通过测定2-甲基-1,3-双(4-((4-庚基苯基)酯基)-1-(E)-偶氮苯基)苯(2c)的紫外-可见光的吸收光谱研究其光致异构化性能,通过UV-Vis光谱仪和偏光显微镜(POM)测定其液晶化合物以及掺杂向列相液晶材料的光致异构现象和响应时间.实验结果表明,所有设计合成的弯曲形双偶氮苯类液晶化合物均具有近晶相相态,且相态温度范围较宽,当近晶相态化合物2c掺杂到向列相混合液晶中时,其光致异构响应时间为2~3 s,在日光下液晶态恢复时间为3~4s,在乙酸乙酯稀溶液中时10s可达到光稳态.说明这类弯曲形双偶氮液晶化合物具有较快的光致异构响应速度.     

光致变色液晶聚合物的光致再取向性能研究进展

光致变色分子经掺杂或键合作用嵌在液晶聚合物中可形成光致变色液晶聚合物,在线性偏振光或非偏振光的照射下,此物质中光致变色分子的构型变化会引起整个液晶分子的二维或三维光致再取向的形成,本文综述了光致变色液晶聚合物的光致再取向的近期研究进展.     

侧链型偶氮聚合物液晶在不同温度条件下的光致取向

在高于和低于玻璃化转变温度 (Tg)的温度范围内 ,研究了聚甲基丙烯酸 ( 6 [4 ( 4 氰基偶氮苯 )苯氧基 ]己酯 ) (Poly( 6 [4 ( 4 cyanophenylazo)phenoxy]hexylmethacrylate) (PM6ABCN) )聚合物膜的光致取向行为 .实验结果表明 ,在温度低于Tg 时 ,实验温度对取向速率没有影响 ;高于Tg 温度时 ,取向的速率随温度升高而变大 ,取向过程的表观活化能为 3 2 76kJ mol.通过对Tg 温度以下的光致取向进行分析 ,对光致取向过程提出了一个新的微相模型 ,微相内的温度能够达到Tg 以上 ,而实验中控制的样品宏观温度不变 ;高于Tg 温度时的光致取向过程受到宏观温度的控制 ,其表观活化能远远小于热致的各向同性相I(Isotropicphase,I)到向列相N(Nematicphase,N)相转变表观活化能 ( 3 40 2kJ mol) ,表明光致取向过程对温度的依赖性较小     

基于液晶聚合物的光致形变复合材料

可变形液晶聚合物是近年来的研究热点,它们在人造肌肉、软机器人和智能光学设备等智能软系统的开发中表现出巨大潜力。然而,传统热响应液晶聚合物的应用通常受到聚合物基体的低热导率以及对外部加热装置高度依赖性的限制。相比之下,光控方法具有许多优点,包括具有非接触式、远程原位以及精确操纵的能力,这有助于开发各种不受限制且可远程操作的智能软器件。最近,通过引入有机或无机光响应组分作为功能添加剂来开发光控可变形液晶聚合物有许多重要进展。其中,通过功能模块、液晶相和聚合物基质之间的相互作用,所引入组分的多种功能可以与液晶聚合物的定向变形行为相结合。本文将重点介绍掺入光敏有机染料或无机纳米组分的可光操作液晶聚合物复合体系的设计策略、制造方法和工作原理,并简要总结它们可能的应用和未来的发展。     

Reprocessable Photodeformable Azobenzene Polymers

Photodeformable azobenzene (azo) polymers are a class of smart polymers that can efficiently convert light energy into mechanical power, holding great promise in various photoactuating applications. They are typically of crosslinked polymer networks with highly oriented azo mesogens embedded inside. Upon exposure to the light of appropriate wavelength, they experience dramatic order parameter change following the configuration change of the azo units. This could result in the generation and accumulation of the gradient microscopic photomechanical force in the crosslinked polymer networks, thus leading to their macroscopic deformation. So far, a great number of photodeformable azo polymers have been developed, including some unoriented ones showing photodeformation based on different mechanisms. Among them, photodeformable azo polymers with dynamic crosslinking networks (and some uncrosslinked ones) have aroused particular interest recently because of their obvious advantages over those with stable chemical crosslinking structures such as high recyclability and reprocessability. In this paper, I provide a detailed overview of the recent progress in such reprocessable photodeformable polymers. In addition, some challenges and perspectives are also presented.     

甲壳型液晶高分子研究进展

介绍了近年在甲壳型液晶高分子的设计、合成、表征以及结构与性能关系探索方面的进展,对今后的研究方向提出了粗浅的看法。     

Photodeformable spherical hybrid nanoparticles

We report the first synthesis of spherical nanoparticles of a bridged polysilsesquioxane. The hard, brittle nanoparticles are prepared by a simple sol-gel polymerization without surfactants or templates. Particle size ranges from 50 to 100 nm. The organic component of these hybrid nanoparticles is composed of a photolabile coumarin dimer. Irradiation with UV light dissociates the photodimer resulting in rupture of the cross-links and subsequent deformation and eventual "melting" of the nanoparticles.     

环糊精与聚合物的包合作用

本文着重介绍了环糊精及其衍生物与聚合物所形成的各种包合物,并扼要介绍了它们的研究和应用前景。     

一类新型的呈树状支化的合成高分子

树状支化高分子是一类近几年中新出现的高分子化合物.本文介绍了这类树状分子的发展与现状以及它们在结构、性能方面的特点;对这一领域内几位主要研究者,包括Dow化学公司Tomalia博士、South Florida大学Newkome教授、Cornell大学Frechet教授的工作做了简要的评述,同时对这类化合物在合成与应用方面的前景做了一些初步的讨论.     

酞青高分子及用途

本文主要介绍酞青高分子目前的研究状况.着重介绍耐热高分子、高分子导体、高分子半导体、高分子光导体及高分子催化剂方面的典型工作及这些材料的可能用途.     

树枝化聚合物的合成、结构表征及其应用

本文综述了由树枝状大分子和线形聚合物结合而形成的一类新型树形聚合物--树枝化聚合物的研究进展,包括树枝化聚合物的各种合成方法、结构表征和形态分析等.同时对树枝化聚合物在催化载体、纳米材料、生化和光电功能材料等领域的应用研究进行了详尽的综述.