液晶高分子兼具液晶的各向異性和高分子網(wǎng)絡(luò)的彈性,并且具有優(yōu)異的分子協(xié)同作用,可以在外界刺激下發(fā)生可逆的形變,因而一直作為一種優(yōu)秀的智能材料被廣泛研究。在液晶高分子中引入光響應(yīng)基團(tuán)(如偶氮苯)后,即可賦予其光致形變性能,可直接將光能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。通過(guò)合理的分子結(jié)構(gòu)和取向設(shè)計(jì)可以使液晶高分子產(chǎn)生諸如伸縮、彎曲、扭曲、振動(dòng)等多種形式的光致形變,并用于各類光控柔性執(zhí)行器件的構(gòu)筑,在人工肌肉、微型機(jī)器人、微量液體操控等領(lǐng)域呈現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。
復(fù)旦大學(xué)俞燕蕾教授詳細(xì)論述了光致形變液晶高分子材料近期的研究進(jìn)展,包括結(jié)構(gòu)對(duì)光致形變性能的影響、新型可加工光致形變材料的研究、利用可見(jiàn)光和近紅外光觸發(fā)形變的策略,以及光致形變液晶高分子微執(zhí)行器在微量液體操控中的應(yīng)用。
專論提出,由于光作為刺激源的精確控制優(yōu)勢(shì),光致形變液晶高分子自誕生以來(lái)便在智能材料領(lǐng)域受到了熱切的關(guān)注,相關(guān)的研究也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而到目前為止,仍沒(méi)有一例實(shí)際應(yīng)用的光致形變液晶高分子執(zhí)行器報(bào)道,其發(fā)展仍然任重而道遠(yuǎn)。作者認(rèn)為未來(lái)光致形變液晶高分子材料的發(fā)展需關(guān)注以下幾個(gè)方面:(1) 大力發(fā)展線型、動(dòng)態(tài)鍵型等光致形變液晶高分子材料,其加工完全脫離了液晶盒的限制,可制備成多種形狀的執(zhí)行器;(2) 進(jìn)一步提高形變的速度、應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)跳躍甚至飛行,同時(shí)通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的組合運(yùn)動(dòng),讓形變變得更加智能;(3) 拓展在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。例如基于質(zhì)量輕、易加工、可控形變等諸多特性,光致形變液晶高分子可以在可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特的作用。
論文鏈接:http://www.gfzxb.org/CN/10.11777/j.issn1000-3304.2017.17196
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