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浙江大学/华南理工大学《Angew》:基于金属-配体超分子作用的可重编程和回收的液晶弹性体

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-08-04 08:07
    

主要观点总结

本文介绍了基于金属离子和配体相互作用的动态交联液晶弹性体网络的研究。该网络通过引入金属-配体键作为动态交联点,实现了液晶弹性体的重编程和回收能力。这种材料能够固定外力作用下产生的介晶取向,赋予材料可逆驱动能力,并在高温和溶剂作用下可重新加工和重塑。该研究工作对于液晶弹性体在软体机器人和自适应结构等领域的应用前景具有重大意义。

关键观点总结

关键观点1: 动态共价键与非共价超分子相互作用在液晶弹性体中的应用

动态共价键能够实现聚合物网络的重排,固定外力诱导的液晶基元取向,赋予液晶弹性体驱动变形的能力。非共价超分子相互作用的聚合物网络重编程和回收更容易实现,但键交换过于剧烈,无法稳定维持液晶弹性体编程后的取向。

关键观点2: 金属-配体相互作用在液晶弹性体中的应用

陈冠聪博士和金斌杰副教授将金属-配体相互作用作为聚合物网络的动态交联点,制备了一种可重编程/回收的液晶弹性体。该材料在高于编程温度下依然保持稳定的驱动,有望应用于人工肌肉和软体机器人等前沿领域。

关键观点3: 金属-配体相互作用液晶弹性体的特性

金属离子与配体之间的可逆解离/重组实现了液晶基元取向的重复编程。金属-配体键在70°C时的缓慢交换使得液晶弹性体能够固定外力作用下产生的介晶取向,赋予材料可逆驱动能力。在高温(约130°C)和溶剂作用下,金属-配体键的完全解离使得液晶弹性体可以重新加工和重塑。

关键观点4: 液晶弹性体的形状重塑和驱动行为

液晶弹性体可以制成各种驱动器,如可逆折叠折纸、人工肌肉和软体机器人等。其驱动行为设计和形状重塑具有广泛的应用前景。


文章预览

动态共价键能够实现聚合物网络的重排,同时可以固定外力诱导下产生的液晶基元取向,常应用于赋予液晶弹性体驱动变形的能力。通常情况下,动态共价键构建的聚合物网络不会完全解离。与动态共价键相比,非共价超分子相互作用的聚合物网络的重编程和回收更容易实现。然而,超分子作用的键交换通常过于剧烈,无法稳定的维持液晶弹性体编程后的取向,特别是在外部刺激增强的情况下。因此,制备兼具超分子交换性和共价键级稳定性的液晶弹性体仍然是一个重大挑战。 鉴于此, 浙江大学化学工程与生物工程学院 陈冠聪博士 和 华南理工大学材料科学工程学院/前沿弹性体研究院 金斌杰副教授 将金属-配体相互作用作为聚合物网络的动态交联点,制备了一种可重编程/回收的液晶弹性体,该材料在高于编程温度下依然保持稳定的驱动,有望应 ………………………………

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