Small Structures: 从含有功能添加剂的光致形变液晶聚合物到光控智能软系统

可变形液晶聚合物(LCP)在智能软材料(例如人造肌肉、软机器人和智能光学设备)的开发中具有巨大的潜力,因此成为近年来最重要的热点话题之一。然而,传统的热响应LCP的应用通常受到聚合物基体的低热导率和对外部加热装置高度依赖的限制。相比之下,光控方法具有许多优点,包括非接触式、远程原位以及高空间分辨率操纵的能力等,有助于开发各种可远程操作以及对环境自适应型的智能软设备。然而,一般不含特殊生色团的液晶聚合物是不具备光响应特性的。近年来,研究者们在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LCP方面取得了许多重要进展。基于各种功能模块、介晶相和聚合物基质之间的相互作用,这些引入组分的多样化功能可以很容易地与LCP的各向异性变形行为相结合,使LCP材料具备了更为广阔的应用前景。 

东南大学智能材料研究院、化学化工学院李全院士团队受邀综述了通过掺入光敏有机染料或无机纳米组分作为功能添加剂制备光控可变形LCP的设计策略、制备方法和工作原理,并简要总结了该材料的潜在应用和未来的发展方向。

作者根据功能添加剂的化学组成、工作原理和微观形貌,分别讨论了LCP中如何利用具有光热效应或光化学效应的有机功能添加剂实现材料的性质优化和功能设计,如何借助零维、一维、二维的无机纳米材料的光学特性赋予LCP材料光控的性质以及如何基于功能添加剂和液晶相的相互作用对材料的形变进行编制。最后,作者分享了光控形变的LCP材料在智能仿生软体器件等领域的应用研究的最新进展,例如随环境变化而变形和变色的仿生设备、能够运输物品的微型软机器人和模仿水生生物在水下运动的软器件。作者进一步指出了未来研究该类材料面临的挑战和机遇,例如如何利用引入功能添加剂的策略实现更为先进的智能软材料——环境自适应型功能材料和器件的开发。

论文信息:

Photodeformable Liquid Crystalline Polymers Containing Functional Additives: Toward Photomanipulatable Intelligent Soft Systems

Shuai Huang, Yinliang Huang, Quan Li*

Small Structures

DOI:10.1002/sstr.202100038

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202100038