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.     

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.     

液晶弹性体刺激形变研究

开发可以通过外部刺激产生机械形变的人工致动材料是一个近年来的研究热点。其中,液晶弹性体因结合了聚合物网络的橡胶弹性和液晶的有序性而具有独特的性质,在热、光、电等的外界刺激下可以产生可逆的形状记忆效应。本文综述了液晶弹性体响应多种外界刺激产生各种形变的行为,主要介绍了有关热致形变液晶弹性体、电致形变液晶弹性体、化学刺激导致形变的液晶弹性体及光致形变液晶弹性体的研究进展,阐述了各类液晶弹性体产生形变的机理包括热致、电致和光致相转变,讨论了影响其响应性能的主要因素,并展望了这一领域的发展前景。     

偶氮聚合物三角状聚集体的制备及光致形变行为研究

利用滴加沉淀剂法,通过偶氮聚合物BP-AZ-2CA在DMF-H2O体系中自组装得到了碗状的聚集体.利用透射电镜等对聚集体的组装过程及最终形貌等进行了表征.研究表明,通过调节初始聚合物浓度以及制备过程中的滴加水速率,可得到不同尺寸的碗状聚集体.将碗状聚集体置于单束偏振Ar+激光(488nm,110mW/cm2)照射下,所有的碗状聚集体都发生了沿着激光偏振方向的拉伸.碗状聚集体在激光拉伸后仍然维持中空的结构.     

双组分偶氮聚合物胶体球制备及其光致形变行为研究

研究了2种环氧树脂类含4-氨基-4′-硝基偶氮苯和4-氨基-4′-羧基偶氮苯生色团聚合物(BP-AZ-NT、BP-AZ-CA)双组分胶体球的制备和光致形变行为.通过在上述聚合物的四氢呋喃溶液中逐步加水诱导自组装的方法,得到了BP-AZ-CA/BP-AZ-NT双组分胶体球.在上述两种聚合物自组装形成胶体球过程中,较为疏水的BP-AZ-NT分子先发生聚集,而较亲水的BP-AZ-CA则在形成的胶体颗粒表面发生进一步聚集.在胶体球形成过程中,体系的临界水含量(CWC)主要由BP-AZ-NT发生聚集时的水含量决定,双组分胶体球的外层则含较多的BP-AZ-CA分子.比较单组分胶体球与双组分胶体球在线偏振Ar+激光(488nm,100mW/cm2)照射下的形变行为,进一步证实了通过上述方法可以制备BP-AZ-CA和BP-AZ-NT双组份的胶体球;胶体球形变时的初始拉伸速率由胶体球的外层聚合物分子的性质所决定。     

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     

侧链型偶氮聚合物液晶在不同波长激发条件下的光致取向

合成了聚甲基丙烯酸 (6 [4 (4 氰基偶氮苯 )苯氧基 ]己酯 ) (Poly(6 [4 (4 cyanophenylazo)phenoxy]hexylmethacrylate) (PM6ABCN) ) ,采用溶液挥发法在玻璃载片上成膜 ,研究了薄膜样品在Tg 温度以下的光致取向 .用波长分别为 36 6、40 0和 436nm的偏振光照射 ,发现PM6ABCN薄膜的光致取向过程不仅依赖于光的强度 ,还依赖所使用的偏振光的波长 .在低于Tg 的温度下 ,用波长为 40 0nm ,功率为 2 0mW cm2 的光照射 10 0s可以使样品的取向达到饱和 ,而用 36 6nm的光导致的取向程度要小于 40 0nm和 436nm的光 ,因为 36 6nm的光会在稳态时产生更多数目的cis异构体     

含氟丙烯酸酯光致聚合物的全息特性研究

提高记录单体在成膜物中的迁移速率,加大记录单体与成膜物的折射率差,可以实现光致聚合物的折射率空间调制最大化.本工作以高折射率的超支化聚酯(折射率1.586)为成膜树脂,利用超支化聚合物分子结构疏松、便于小分子在其间扩散的特性,同时以低折射率的单官能团含氟丙烯酸酯(折射率1.372)和高活性的双官能团丙烯酸酯(折射率1.457)为记录单体制备了光致聚合物全息膜,以衍射效率为指标优化单体构成和全息膜的厚度,研究了该全息膜的衍射效率、空间分辨率、折射率调制度等性能.该光致聚合物全息材料的折射率调制度为4.82×10^-3,衍射效率达到99.4%,在空间分辨率3750 lp/mm的衍射效率仍然达到85.6%,感光灵敏度56 mJ/cm².     

光致色变的螺吡喃聚合物

一些无机和有机化合物,在某些波长的光作用下,其颜色发生可逆变化,这就是光致色变现象。它具有下述三个主要特点:1,有色和无色亚稳态间的可控可逆变化;2,分子规模的变化过程;3,亚稳态间的变化程度与作用光强度呈线性关系。因此,它在图象显示、光信息存储元件、可变光密度的滤光元件,摄影模版和光控     

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。     

组装合成超分子液晶聚合物动态功能材料

从电荷转移相互作用。离子相互作用及氢键组装三个方面综述了通过分子自组装合成超分子液晶聚合物近年来的最新研究成果。总结 阴谋家类体系作为动态功能材料在器件化及应用方面所取得的重要进展，并展望了这一领域今后的发展方向。     

甲壳型液晶高分子的构筑、自组装及其功能化

甲壳型液晶高分子的发展很大程度上依赖于聚合物自组装的发展,而各种可设计、可预测、可调控的自组装策略的涌现,将甲壳型液晶高分子研究推向前所未有的高度,同时也极大地丰富了高分子化学与物理的内容,提升了研究水准.研究表明,侧链"甲壳效应"在调控甲壳型液晶高分子有序结构等方面有着重要作用.本综述从甲壳型液晶高分子设计合成、液晶相态调控、嵌段共聚物自组装和功能化应用等方面,总结和评述了近年来该领域国内的最新研究进展.最后,本综述总结了甲壳型液晶高分子在发展中所面临的主要问题,并对其发展趋势进行了展望.     

苯并菲盘状侧链液晶聚合物的大分子工程

盘状液晶聚合物兼具盘状液晶的光电性能和聚合物的柔韧性以及优异的成膜加工性能,有望发展成为新一代先进有机聚合物柔性光电功能材料.本文介绍苯并菲盘状侧链液晶聚合物的研究进展,主要结合我们研究组的工作,重点评述采用受控/活性自由基聚合方法可控合成这类侧链液晶聚合物以及对分子量效应和间隔基长度影响等基本问题的阐明.我们采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合第一次成功实现了分子量窄分布的苯并菲聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物的可控制备.首先提出盘单元局部簇集的分立短柱堆积(DCS)模型,合理解释了聚合度20左右出现的显著分子量效应,尤其揭示并提出了盘状侧链液晶聚合物的正耦合效应(PCE)理论,即短间隔基的较强耦合作用更有利于其有序柱状相的形成,与棒状侧链液晶聚合物经典的柔性长间隔基去耦合理论形成鲜明对照,补充了缺失的理论短板.基于这些原则,我们设计合成的丁氧基苯并菲聚丙烯酸酯侧链盘状液晶聚合物,经飞行时间谱(TOF)测试,表现出比文献报道值高1~2个数量级的载流子迁移率.进一步在手性客体分子掺杂诱导组装形成单手性螺旋结构聚合物复合物,以及拓扑受限环状聚合物和嵌段共聚物的受控制备等方面开展了比较系统的大分子工程实践.盘状侧链液晶聚合物的可控制备及其显著不同于棒状液晶聚合物体系的一些基本特征的阐明,为这类重要有机聚合物半导体材料的理性设计与可控合成提供理论指导,也为加速推进其光电器件化应用奠定基础.     

液晶高分子材料的新功能:微管执行器及其光控微量液体运动

微量液体的精确操控在生物医药、液体传输等领域具有广泛的应用价值.目前,基于光诱导的毛细作用力操控液体的方法引起了人们极大的兴趣,因为这类方法在操控过程中无需特殊的光学装置和复杂的微组装过程.但是目前报道的方法只适用于少数特定的液体,并且驱动距离短、运动速度慢、局限于直线运动.最近,俞燕蕾等设计了一种新型结构的侧链液晶高分子材料,以此制备了液晶高分子微管执行器,可以通过不对称光致形变诱导毛细作用力,实现了光控各种类型液体按照设计的速度和方向运动,有望在可控微流体传输、微反应系统、微机械系统、芯片实验室等领域展现出巨大的应用价值.     

刚性链侧链型液晶高分子（甲壳型液晶高分子）研究进展

普通的侧链型液晶高分子属柔性链高分子,而“甲壳型液晶高分子”虽从化学结构着属于侧链型液晶高分子,其性质却和典型的眩链型液晶高分子相似,具有很大的分子链刚性。本文介绍了“甲型液晶高分子”这一科学概念及其研究进展,并对尚待解决的问题进行了探讨。     

发光液晶高分子:分子构筑、结构与性能及其应用

发光液晶高分子结合了液晶高分子的有序性、稳定性、力学性能和发光分子的发光特性,有着广阔的应用前景。为了获得高效的发光液晶高分子,不同结构的发光液晶高分子被成功地设计与合成,包括主链型、侧链型、“甲壳”型发光液晶高分子、发光液晶高分子网络等。同时,分子结构、液晶相结构与光物理性质的关系也得到了相应的深入研究。本文总结了发光液晶高分子的最新研究进展,详细介绍了不同类型发光液晶高分子的分子结构设计合成、结构与性能、相关应用,并对其发展前景进行了展望。     

液晶聚合物材料的红外光谱表征

红外光谱以高选择性、无破坏性以及高超的分辨和实时跟踪能力成为从分子水平研究液晶聚合物的的重要分析手段,而偏振二向色技术、时间分辨步扫描技术和二维相关分析技术的发展进一步提高了红外光谱分析复杂液晶聚合物的能力。本文介绍了传统傅里叶变换红外光谱及各种新型光谱分析技术（主要是二维相关技术）对液晶聚合物材料表征的研究进展,特别是对于液晶聚合物分子氢键、共聚和共混物相容性以及外场（温度、电场、光场、应力场）作用下液晶分子取向等的研究,并分别进行了具体的应用实例分析。     

PET-HBT嵌段热致性液晶共聚酯的合成

液晶高分子材料具有相当高的强度和模量，被誉为当代超级工程塑料．以对羟基苯甲酸甲酯、1，4-丁二醇为主要原料，经熔融酯交换合成双-对羟基苯甲酸丁二醇酯(BBHB)；以四氯乙烷为溶剂，采用溶液缩聚法将过量的BBHB与对苯二甲酰氯(TPC)合成端基为BBHB的齐聚物(PHBT)；以对苯二甲酸二甲酯与乙二醇为原料，经熔融酯交换合成对苯二甲酸双β-羟乙酯(BHET)，然后采用溶液缩聚法将BHET与少量的TPC合成端基为TPC的齐聚物(PTET)；最后以PHBT与PTET为原料，以四氯乙烷为溶剂，采用溶液缩聚法合成目标共聚酯(PET-HBT)。研究了共聚酯的双折射现象及热行为；用偏光显微镜观察了试共聚酯的织态结构并用FTIR表征了共聚酯的微观结构．     

含偶氮基团的侧链液晶高分子的研究进展

综述了含偶氮基团的侧链液晶高分子的制备方法及其在可逆光信息存储与非线性光学领域的应用。