[發明專利]一種基于金納米棒摻雜的偏振光響應型液晶聚合物網絡薄膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202211036823.0
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115322419B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 胡小文;楊超;姜小芳;周國富
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;深圳市國華光電科技有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L33/14;C08K3/08
• 代理公司: 深圳叁眾知識產權代理事務所(普通合伙) 44434
• 代理人: 董楊

本發明公開了一種基于金納米棒摻雜的液晶彈性體薄膜及其制備方法和應用，其通過首先制備金種子液、生長液，反應生成金納米棒。并利用金納米棒的二色性，將其摻雜至液晶聚合物網絡，實現了在上述液晶聚合物網絡薄膜在偏振光刺激下的振蕩。該金納米棒摻雜的液晶彈性體薄膜能夠有效實現偏振光驅動振蕩，為軟質驅動器、仿生機器人、3D打印以及其他生物材料提供材料和原理支持。

技術領域

本發明涉及液晶彈性體技術領域，特別是涉及一種基于金納米棒摻雜的偏振光響應型液晶聚合物網絡薄膜的制備方法及其應用。

背景技術

在自然界，環境的變化通常會引起一些動植物適應性的變化，比如松果在浸水以及干燥后其鱗片的開合、變色龍的皮膚顏色會隨著外界環境的變化而發生改變，模仿自然界生物體的環境響應能力成為一項引人入勝且極具挑戰性的工作。

近年來，大多數光驅動的液晶彈性體是依靠紫外和可見光激發偶氮苯衍生物的可逆反式-順式光異構化來實現，在紫外光的照射下，偶氮苯液晶在反-順式異構化過程中分子構型的改變可導致液晶相到各向同性相(LC-isotropic)的轉變(參見AdvancedMaterials,2022,34(3):2105758)，使得聚合物展現宏觀的變形和相關運動。但是紫外光會對人體有所損害，不能被廣泛應用，尤其是一些生物學上的應用，因為紫外光的穿透深度有限，會損害健康細胞且光化學反應過程在產生的副反應。因此，面對這一缺陷，人們希望合成長軸吸收分布在可見光到近紅外光范圍的金納米棒，能夠將光能轉化成熱能，并通過將其摻雜在液晶聚合物薄膜中，從而實現液晶聚合物薄膜在可見光/近紅外光刺激下發生一定程度可逆變形的效果，進而在諸多領域存在潛在的應用價值。

發明內容

本技術方案公開了一種長軸吸收分布在可見光到近紅外光范圍的金納米棒，其能夠將光能轉化成熱能，并通過將其摻雜在液晶聚合物薄膜中，實現了液晶聚合物薄膜在可見光/近紅外光刺激下發生一定程度可逆變形的效果。本技術方案有望在液晶執行器，軟體機器人，振蕩器等領域具有潛在應用價值。

本發明的一個目的在于提供一種基于金納米棒摻雜的偏振光響應型液晶聚合物網絡薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

S1、金納米棒的制備：將金種子液加入到生長液中生長，得到所述金納米棒，并進行除水；

S2、splay(展曲)取向的液晶盒的制備：分別制備具有平行取向層的玻璃基板和具有垂直取向層的玻璃基板，然后將所述具有平行取向層的玻璃基板和具有垂直取向層的玻璃基板進行粘附，光固化后得到所述splay取向的液晶盒；

S3、將所述金納米棒摻雜到包括液晶單體材料和催化劑的溶劑中，加熱攪拌，并揮發溶劑，裝填到所述splay取向的液晶盒中；然后紫外固化得到薄膜；

S4、對所述薄膜進行裁剪和拉伸，得到產物。

進一步地，所述金種子液的制備方法為：取氯金酸、十六烷基三甲基混合，加入硼氫化鈉，靜置生長。

進一步地，所述生長液的制備方法為：將氯金酸溶液加入到CTAB溶液中攪拌，加入硝酸銀溶液、L-抗壞血酸、鹽酸，靜置生長。

該制備方法通過首先制備金種子液、生長液，而后反應生成金納米棒；金納米棒摻雜液晶聚合物網絡薄膜的表面等離子體共振吸收峰依舊在840-1100nm范圍內,當溫度加熱到各向同性態溫度以上時，液晶分子從有序排列向無序態轉變，進而導致液晶彈性體收縮，而當溫度降回到液晶態時，薄膜伸長又恢復到原來的形狀。