科研进展

自然界中各向异性的一维收缩是很多生物体自我保护或赖以求生的独门绝技。例如,蜘蛛丝在高湿度环境下能够收缩50%,修复由于外物冲击造成的破坏🔨。液晶聚合物兼具液晶分子的协同作用和聚合物网络的弹性,是实现一维收缩形变的绝佳材料之一。在外界热或光刺激下,液晶聚合物由液晶相转变为各向同性相,其分子排列的有序度降低,从而产生各向异性的形变🧗♀️💲。然而🫲🏿,受限于刺激前后有序度的变化程度不够显著🧑🏻🏫,液晶聚合物热致收缩率最高为46%,而光致收缩率最高只能达到20%🧑⚕️。
为了增大液晶聚合物的收缩率,杏鑫娱乐登录俞燕蕾教授团队报道了一种光化学相转变与形状记忆效应相结合的形变新原理,实现了液晶聚合物纤维高达81%的超大光致收缩形变,为目前文献报道的最高值(图1a)👨🏿✈️。该工作的创新之处是利用高度有序的液晶相作为转变单元将应变能锁在纤维中🕡,再通过光控有序—无序液晶相转变使应变能被解锁并释放来实现一维收缩形变。
如何在液晶聚合物中构建转变单元来锁住应变能是实现超大光致收缩形变的关键所在。在前期探索工作的基础上,研究团队利用共聚的策略合成了一系列偶氮苯/苯甲酸苯酯线型液晶共聚物https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202002451
图1👨🏼🦲、(a) 470 nm光照下线型液晶聚合物纤维产生高达81%的收缩形变;(b) 线型液晶聚合物的分子结构;(c-f) 液晶聚合物纤维的超大光致收缩形变的机理示意图;(g) 470 nm光照下✉️,正方形盒子的程序化和精确折叠照片🤍,此时设定折叠角度为90°