具有偶氮-二苯乙炔側(cè)基的高分子液晶彈性體的光致彎曲行為.pdf

1、液晶彈性體既具有高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的機械性能又具有液晶相各向異性,在外界的各種刺激下(如熱、電場、光等),能產(chǎn)生各向異性的大尺度可逆形變,尤其是其機械性能可設(shè)計、調(diào)節(jié)至與骨骼肌相當?shù)乃?因此成為軟致動材料研究中的一個新熱點。其中,可以將光能直接轉(zhuǎn)化為機械能的光致形變液晶彈性體,由于具有易于實現(xiàn)材料和器件的小型化,以及可以利用激光等先進技術(shù)實現(xiàn)遠程和精確控制等優(yōu)點,受到越來越廣泛的關(guān)注和研究。在這一類材料中,目前研究最多的是以偶氮苯作為介晶

2、基元的體系,但由于單體及交聯(lián)劑的液晶相溫度范圍相對較窄,不利于聚合得到高取向度的薄膜；而且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度普遍較高,使得光致彎曲的過程需要加熱裝置輔助完成,不利于器件的小型化。
　　 本研究首先合成了以偶氮-二苯乙炔基團為介晶基元、間隔基分別為亞壬基及亞十二基的新型液晶單體及交聯(lián)劑,并通過偏光顯微鏡(POM)、示差掃描量熱儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)及紫外-可見吸收光譜儀等表征方法對其熱力學性質(zhì)和液晶性能進行了深入研究,揭

3、示了間隔基長度及介晶基元的結(jié)構(gòu)對其熱力學性質(zhì)和液晶性能的影響。結(jié)果表明:與偶氮苯類液晶單體相比,含偶氮-二苯乙炔介晶基元的液晶單體具有較寬的液晶相溫度范圍(>40℃),且隨著間隔基的增長,液晶相溫度范圍有所減小,這是因為三個苯環(huán)共軛的剛性體系更有益于液晶相的穩(wěn)定,而長的間隔基不利于高溫下液晶相的形成。其中,間隔基為亞十二基的交聯(lián)劑出現(xiàn)了近晶相,表明長的間隔基益于構(gòu)象的調(diào)整,形成有序度更高的排列方式。另外,由于具有長程共軛體系,在紫外-可

4、見光譜中,液晶單體的最大吸收峰與偶氮苯體系相比發(fā)生了紅移。在此基礎(chǔ)上,我們通過光聚合的方法制備了具有不同間隔基的液晶彈性體薄膜,并對其熱力學性質(zhì)、液晶性及光致彎曲行為進行了詳細研究,主要結(jié)果如下:薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處于室溫附近其液晶相結(jié)構(gòu)為向列相,薄膜中介晶基元優(yōu)先沿著摩擦方向進行排列。根據(jù)紫外-可見偏振吸收光譜我們計算了薄膜中介晶基元排列的有序參數(shù),并且通過測量薄膜置于兩偏振片之間時的透過光強我們還計算了薄膜的雙折射率,結(jié)果表明間隔