Angew. Chem.:可闭环回收与功能更新的动态液晶网络

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液晶网络(Liquid crystal networks, LCNs)是指含有液晶基元的交联聚合物网络。将LCNs编程使液晶基元取向排列,可获得光、热、电等刺激下发生可逆形变的驱动器,在人工肌肉、智能机器人、传感器等领域具有广阔的应用前景。不同于传统的永久交联LCNs,基于动态共价键交联的液晶网络 (DCv-LCNs)可利用动态键的动态交换简化编程过程并进行随意塑形,同时可实现重新塑形、多次编程与循环利用。然而,已报道的DCv-LCNs只能实现加热条件下的“聚合物到聚合物”重塑与循环利用,且编程过程均须在加热辅助下完成。这会导致多次加热过程中聚合物网络的破坏,从而影响液晶驱动器的驱动性能。

   吉林大学刘小孔教授课题组发展了一种可实现“聚合物到单体”闭环回收的室温编程动态液晶网络,并基于闭环回收实现了材料的彻底再生、性能恢复,以及液晶驱动器的功能更新。


将含偶氮苯液晶基元的二苯甲醛单体(DB-Azo)与三胺单体(TREN)经席夫碱反应缩聚,制备得到了动态亚胺键作为交联点的Azo-DCv-LCN。利用亚胺键的水致动态性,Azo-DCv-LCN可通过水中浸泡后拉伸进行室温编程,获得了光响应液晶驱动器。进一步将驱动器的光驱动行为与聚合物网络的形状记忆性质相结合,实现了驱动器复杂化与多样化的形态操控。

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利用亚胺键在酸催化下的水解特性,Azo-DCv-LCN可在室温下实现解聚和两个单体的分离与高效率、高纯度回收,回收的单体可用于制备全新的Azo-DCv-LCN,实现了材料的彻底再生与性能恢复。在回收再制备过程中,可方便地去除原填料并引入新的功能填料,不仅使驱动器彻底再生,同时实现了功能更新,对于液晶驱动器经济价值的循环与升级具有重要意义。

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此前,可闭环回收的功能性高分子材料鲜有报道,上述研究工作为发展可闭环回收的功能高分子材料提供了参考。功能高分子材料的闭环回收可实现原料的高效率、高纯度回收与循环利用,对于实现功能高分子经济价值的循环与升级具有重要意义。

文信息

Closed-Loop Recyclable and Totally Renewable Liquid Crystal Networks with Room-Temperature Programmability and Reconfigurable Functionalities

Chenxuan Zhang, Zhuoqiang Zhang,  Prof. Xiaokong Liu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202411280

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