东南大学李全教授团队在可修复、可编辑的液晶弹性体材料方面取得重要进展

2021-05-2713

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【888集团电子平台5月27日电】(通讯员 黄帅)近日,东南大学智能材料研究院、化学化工学院教授,欧洲科学院院士李全团队在可修复、可编辑的液晶弹性体材料方面取得重要进展。相关研究成果以“Healable and Rearrangeable Networks of Liquid Crystal Elastomers Enabled by Diselenide Bonds”为题,在线发表于化学领域国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.(《德国应用化学》)上。同时,该论文被评审专家一致认为是该领域内的“Highly Important Paper”,仅有不到10%的论文能够获得如此积极的评价。

液晶弹性体材料在人工肌肉、智能软器件、软机器人等领域具有广泛的应用前景,因此受到了极大的关注。当前报道的许多单片液晶驱动器在外界刺激下(光、热、磁、温度等)只能进行简单的变形(伸展、弯曲、褶皱等),因此其实际应用受到了很多限制。进一步研究发现,将多个液晶弹性体部件进行了组装和集成,可以高效地得到能够精准执行输入指令完成复杂动作的液晶弹性体驱动器。当前,主要有三种集成策略用于制备组装型液晶驱动器,然而在使用这些方法去制备驱动器的过程中,辅助试剂(例如胶水、催化剂、引发剂)或者苛刻的操作条件(例如高温、特定的有机溶剂)都是不可避免的。

针对这些问题,该团队设计了一种含有动态硒硒键的液晶弹性体网络,制备了既能够进行双模式编程(可见光照射或者温和的热处理条件),又能够不借助任何辅助剂实现自由的组装和集成的智能液晶驱动器件。二硒键的交换反应赋予液晶弹性体自焊接的性质。研究者无需使用任何辅助剂,在温和的温度下,将各液晶弹性体部件组装成各种形状的软驱动器件。通过对液晶基元的排列进行编程并控制部件的组合方式,可以使该器件能够在外源热场的控制下执行复杂的动作。同时,该液晶弹性体即使被切成碎片,也能够在不添加任何辅助剂的情况下直接在120 oC下热退火完成自修复。

事实证明,该含有动态硒硒键的液晶弹性体加工条件温和,组装和自修复过程都不会对预编程的分子取向的产生明显干扰。这一研究有助于具备多维度运动、重新编程以及自我修复功能的集成型智能软体驱动器的开发。

本文的第一作者是东南大学博士生陈凌,李全院士、杨洪教授和青年教师黄帅为共同通讯作者。东南大学为第一通讯单位。该项工作得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金项目的资助。

  

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202105278

  

供稿:化学化工学院


(责任编辑:翟梦杰审核:宋业春)