【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員江雷與研究員王京霞，在Advanced Functional Materials上，發(fā)表了題為《Janus結(jié)構(gòu)與溶劑/熱/光協(xié)同促進(jìn)的液相超級光驅(qū)動器》(Liquid-phase Super Photoactuator through the Synergetic Effects of a Janus Structure and Solvent/Thermal/Photo Responses)的研究成果。
 

　　智能材料驅(qū)動器在軟機器人、人工肌肉、發(fā)動機和能源轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值，備受關(guān)注。實際上，由于成本低、無線驅(qū)動、快速響應(yīng)等優(yōu)點，光控人工驅(qū)動器更適合實現(xiàn)復(fù)雜的驅(qū)動行為。含偶氮苯分子的液晶是一種典型的基于反-順式光異構(gòu)化的光響應(yīng)材料。偶氮苯光驅(qū)動器的性能已從最初的簡單彎曲、扭轉(zhuǎn)，發(fā)展到微型機器人和液體輸送等新應(yīng)用。然而，由于光控偶氮苯驅(qū)動器的驅(qū)動性能有限，目前缺乏實際應(yīng)用。
 

　　該研究將反蛋白石結(jié)構(gòu)引入驅(qū)動器中，以制備不對稱的幾何結(jié)構(gòu)，其中反蛋白石的多孔結(jié)構(gòu)與液相有較大的接觸面積，有利于液相驅(qū)動；基于偶氮液晶分子在厚度方向的梯度取向，實現(xiàn)了不對稱的化學(xué)組成分布。基于這一設(shè)計理念，該工作制備出一種以多疇偶氮苯反蛋白石結(jié)構(gòu)為一側(cè)，單疇偶氮苯聚合物為另一側(cè)的液相Janus偶氮苯聚合膜。基于Janus結(jié)構(gòu)以及溶劑/熱/光和聚合物鏈段之間的相互作用，制備的薄膜在液相中表現(xiàn)出增強的驅(qū)動性能。Janus結(jié)構(gòu)提供了液相非均質(zhì)溶脹的潛在驅(qū)動趨勢，溶劑/熱/光效應(yīng)充分松弛了物理纏結(jié)的大分子鏈，改變了薄膜的力學(xué)性能，降低了偶氮苯分子異構(gòu)化的能壘。該研究還展示了Janus偶氮苯驅(qū)動器的潛在應(yīng)用，如提拉重物、光/熱/溶劑驅(qū)動液相體系中環(huán)的滾動等。這為設(shè)計和制備新型偶氮苯驅(qū)動器提供了簡便易行的方法。
 

　　該工作制備的驅(qū)動器基于Janus結(jié)構(gòu)以及溶劑/熱/光和聚合物鏈段之間的相互作用的協(xié)同效應(yīng)，在液相中表現(xiàn)出增強的光驅(qū)動性能。展示了在乙醇(30 oC)底部紫外光照射下薄膜連續(xù)向前滾動。驅(qū)動器在液相中的運動，為血栓的疏通和藥物的釋放提供了潛在的應(yīng)用前景。
 

　　此外，王京霞團(tuán)隊基于制備的偶氮苯光子晶體，發(fā)展了無墨光控可重寫光子晶體紙。研究得到的光子晶體材料通過不同掩膜版可以實現(xiàn)在同一光子晶體材料表面不同圖案的制備和擦除，發(fā)展為可重寫的光子晶體紙張。在同一偶氮苯光子晶體材料表面換不同形狀的掩模板在紫外光/可見光的交替照射下制備一系列不同的光子晶體圖案。例如，刻畫了滑雪的一系列過程。為長城，水立方和東方明珠等高分辨率圖案。寫入和擦除時間僅為2 s，重復(fù)性多于100次。相關(guān)研究結(jié)果以Inkless Rewritable Photonic Crystals Paper Enabled by a Light Driven Azobenzene Mesogen Switch為題，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces(2021, 13, 12383-12392)上。