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不会爬的高分子薄膜不是好薄膜

来源: X-MOL 2017-08-15 15:25:30

振荡材料（oscillating materials）可以在外界刺激下改变形状，在医学、智能机器人领域应用越来越广泛。基于偶氮苯衍生物的液晶高分子薄膜是其中最常见的一类具有光响应性的高分子材料。偶氮苯衍生物可以在紫外光照射下发生反式-顺式构象变化，在可见光或者是热作用下发生可逆变化，从而赋予材料独特的光响应性能。但是目前大多数薄膜光异构化之后，从顺式变为反式的热弛豫过程速度较慢，所需时间较长，导致材料的响应性能较差，无法满足实际需求。为了解决这一问题，来自荷兰埃因霍芬理工大学的荷兰皇家科学院院士Dirk J. Broer教授课题组和美国肯特州立大学的Robin L. B. Selinger教授课题组合作，通过对偶氮苯衍生物进行修饰，得到了顺式到反式热弛豫过程较快的衍生物，掺杂形成的高分子薄膜可以在紫外光作用下产生连续、定向的宏观爬行运动，并运送各种不同的物质，俨然一条负重前行的“毛毛虫”。

那么这种高分子薄膜是如何爬行的呢？首先来看看作者采用了何种偶氮苯衍生物。作者根据已有的可以缩短热弛豫时间的策略，合成了两种偶氮苯衍生物：分子I可形成分子间氢键，分子II在偶氮双键邻位有一个酚羟基。随后作者检测了这些分子顺式到反式的热弛豫速度，结果发现未修饰的偶氮苯衍生物A6MA弛豫最慢，常温下大于1小时，而商用的偶氮苯衍生物DR1A弛豫最快，30 ℃时弛豫时间不到1秒，修饰后的分子I和II的弛豫速度明显加快，且随着温度升高，弛豫时间呈指数缩短（下图）。这些数据表明对偶氮苯衍生物进行结构修饰确实可以加速其热弛豫过程。

高分子化学

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