Small Structures综述—基于液晶聚合物的可调控表面研究进展

作为与外界作用对象接触的媒介,设备的表面对于设备性能的发挥至关重要。因此研究开发具有刺激响应可变形貌的功能性表面具有重要意义。对于可采用的材料,液晶聚合物以其对多种刺激的响应性和各向异性的变形能力引起了人们的广泛关注。液晶单体可以被排列成各种所需的取向,并且这些取向可以在光引发聚合作用下固定在液晶聚合物网络中。这些取向的液晶聚合物在外界刺激下(如光、电、热等)会发生各向异性变形,进而引起其所构成的涂层表面形貌的变化。

来自荷兰埃因霍芬理工大学的Dirk Broer教授、刘丹青助理教授和冯伟博士近期在Small Structures (DOI:10.1002/sstr.202000107)发表了基于液晶聚合物的响应性涂层表面的综述性文章。文章首先介绍了基于液晶聚合物的刺激响应表面的原理,描述了液晶聚合物材料对于刺激响应的各项异性变形以及在涂层形式下的表现形式。文章然后介绍了响应性聚合物在表面变形、具纤毛型表面、表面微观形貌、表面摩擦力调节等方面的应用。比如,液晶聚合物薄膜表面可以在光照/热的作用下,由平整表面卷曲成由液晶分子取向所决定的卷曲形态,甚至可以提前设计液晶分子的取向使得片状液晶聚合物形成复杂的3D人脸形状。另外,还可以通过光照使得表面的纤毛向光性弯曲;抑或用光/电场改变液晶聚合物涂层表面的形貌,调节其摩擦系数。文章还简要介绍了基于其他材料的功能性表面的研究进展。最后,文章讨论了响应性表面研究领域亟待解决的问题以及未来有趣的研究方向。