Angew：受控的Diels-Alder“点击”策略用于实现机械取向主链液晶网络

景行 1年前 (2022-12-31) 1918浏览

01【导读】

取向液晶聚合物是电子、光学、生物和软机器人应用中感兴趣的材料。这些材料的制造和加工已经被广泛探索，其中机械对准由于其易于使用和广泛的适用性而成为优选的方法。然而，机械对准所需的两步聚合背后的基本化学机制在制造和衬底兼容性方面都有限制。

02【成果掠影】

近日，加州大学圣塔芭芭拉分校Javier Read De Alaniz等人介绍了一种新的保护-去保护方法，该方法利用两阶段Diels–Alder环戊二烯-马来酰亚胺逐步增长聚合来实现温和而高效、快速、可控、可再现和用户友好的聚合，从而拓宽了液晶体系的范围。同时，作者通过DSC、DMA、POM和WAXD对薄膜进行了全面的表征，证明了具有热机械驱动能力的单轴取向液晶网络的成功合成。

相关研究文章以“Controlled Diels–Alder “Click” Strategy to Access Mechanically Aligned Main-Chain Liquid Crystal Networks”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

03【核心创新点】

本文开发了机械取向液晶网络(LCNs)的受控两阶段聚合策略，实现了将亲核或自由基敏感分子引入光驱动的LCNs。

04【数据概览】

图一、a)利用两个独立聚合步骤的机械取向液晶网络的总示意图。b)以前用于实现机械取向液晶网络的两步聚合的技术:不同的反应动力学和不同的反应刺激。c)Diels–Alder化学方法，该方法使用初始的分步生长Diels–Alder聚合，随后是潜在的热去保护以锁定机械排列，从而提供离散的两步聚合。© 2022 Wiley

图二、a)用于逐步增长DA聚合的带有马来酰亚胺和环戊二烯部分的双官能单体。b)温度调节聚合的示意图。c)线性聚合的动力学。马来酰亚胺(红色)、环戊二烯(浅蓝色)的消耗、被保护的内呋喃-马来酰亚胺加合物的脱保护(紫色)和具有马来酰亚胺的环戊二烯衍生物(DA Cp-mal，灰色)的生成作为时间和温度的函数作图。© 2022 Wiley

图三、薄膜制备示意图。Diels–Alder液晶网络的简易制备。在没有催化剂的工作台上制备的薄膜，暴露在空气和环境条件下。图中显示了第一次和第二次聚合后的薄膜以及该过程的卡通图像。© 2022 Wiley

图四、a)在两个光交叉偏振器之间的45°和0°处的DA Cp-mal LCN的偏振光学显微术。b)拉伸至其初始长度的400 %的DA Cp-mal LCN的二维广角X射线衍射。c)DA Cp-mal LCN的差示扫描量热法，其中可以在10 ℃/min的升温速率(左轴)下观察到63℃的玻璃化转变温度，以及通过动态机械分析在0.005 N的拉伸恒力下以3 ℃/min的升温速率(右轴)测量的作为温度函数的应变变化。© 2022 Wiley

图五、热驱动前a)和热驱动后b)的LCN图像。© 2022 Wiley

05【成果启示】

本工作使用快速和稳定的环戊二烯马来酰亚胺逐步增长聚合建立了用于机械取向液晶网络的受控两阶段聚合的保护-去保护方法。这为将亲核或自由基敏感分子引入光驱动LCN提供了一个有前途的策略。此外，由于网络形成的性质，这种光驱动LCN有可能实现更大的采样器几何形状。

原文详情：J. Guillen Campos, F. Stricker, K. D. Clark, M. Park, S. J. Bailey, A. S. Kuenstler, R. C. Hayward, J. Read de Alaniz. Controlled Diels–Alder “Click” Strategy to Access Mechanically Aligned Main-Chain Liquid Crystal Networks. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202214339.

https://doi.org/10.1002/anie.202214339

本文由景行供稿

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