北京大学杨槐教授课题组制备出可在湿度变化下反复开闭的人造花万芳豆粉设备

2020-02-14 12:52

北京大学工学院杨槐教授课题组近期在液晶性功能材料等领域取得系列新进展,具体内容如下:

通过控制具有液晶性的苯甲酸二聚物中的氢键的断裂和生成,实现了可由二氧化硫气体门控的可逆/非可逆的液晶弹性体薄膜的湿度响应形变。利用该原理成功制备出可以在湿度变化下反复开闭的人造花,同时模拟出有害酸性气体使花枯萎停止生理活动的行为,有望应用于有害酸性气体的可视检测。相关成果发表在Adv.Funct.Mater.上,杨槐教授为文章通讯作者,北京大学博士生兰若尘为第一作者。

图1.液晶弹性体人造花对湿度的可逆响应和在二氧化硫处理后对湿度的不可逆响应示意图

设计并合成了一种具有高螺旋扭曲力的手性硫醇,首次利用硫醇-丙烯酸酯化学反应制备了一种具有宽波反射特性的聚合物稳定胆甾相液晶薄膜。与基于丙烯酸酯体系的胆甾相液晶薄膜相比,该体系薄膜在相同的制备条件下具有更宽的反射波宽,且反射波段可精确调控。该薄膜在宽波圆偏振片、有机光学数据存储介质、建筑节能门窗、激光防护膜和液晶显示器光增亮膜等领域具有广阔的应用前景。相关成果发表在Angew.Chem.Int.Ed.上,杨槐教授为文章通讯作者,北京科技大学博士生胡威为第一作者。

图2.具有宽波反射特性的聚合物稳定胆甾相液晶薄膜:(a)机理示意图;(b)螺距梯度分布的扫描电镜照片;(c)O元素梯度分布的EDS Mapping;(d)S元素梯度分布的EDS Mapping;(e)薄膜的反射带宽随光聚合时间变宽,最大带宽超过2000 nm

杨槐教授和郭少军研究员合作,利用3-氨丙基三乙氧基硅烷作为封端剂,原位合成了与极性溶剂具有良好兼容性的钙钛矿量子点,并进一步利用溶胀—干燥法在极性溶剂中制备了钙钛矿量子点荧光微球。该研究工作为钙钛矿量子点的规模化制备、相转移和储存提供了一种更加简捷、高效和绿色的途径,为下一步研究量子点/液晶复合材料打下了基础。相关成果发表在Angew.Chem.Int.Ed.上,杨槐教授和郭少军教授为文章共同通讯作者,北京大学博士研究生梁霄为文章第一作者。

图3.原位封装钙钛矿量子点示意图;加入极性溶剂凝絮量子点并利用低速离心方法分离量子点的实物照片;溶胀—干燥法制备钙钛矿量子点微球实现量子点的储存和再利用示意图;钙钛矿量子点微球的透射电镜照片和荧光照片;钙钛矿量子点微球和传统钙钛矿量子点在空气中的荧光效率随时间变化曲线

杨槐教授与中科院理化所熊桂蓉研究员合作,在盘状液晶中引入分子马达制备了导电性可任意调控的微米带结构,通过控制紫外光强能够实现微米带电导率的连续调节。该器件具有记忆效应并能实现可逆的导电性变化,在紫外探测器和光电转换器件的方面具有广阔的前景。相关成果发表在Adv.Mater.上,杨槐教授和熊桂荣研究员为文章共同通讯作者,北京大学博士生邹呈为文章第一作者、北京大学博士后孙健博士为共同第一作者。

图4.分子构象变化对盘状液晶柱状纳米结构排列的影响示意图及不同辐照强度下微条带的J-V曲线

杨槐教授与中科院理化所熊桂蓉研究员合作,通过液桥去浸润的方法制备了周期性的三噻吩类近晶相液晶微米线阵列。研究发现低温下制备的微条结构均匀、有序并且具有高的载流子迁移率。这种方法有望为液晶基有机场效应晶体管的高成本效益制备提供新的思路。相关成果发表在Adv.Funct.Mater.上,杨槐教授和熊桂荣研究员为文章共同通讯作者,北京大学博士生邹呈为文章第一作者、日本中央大学博士生Naoto Yanahashi为共同第一作者。

图5.三噻吩类近晶相液晶在不同相时可能排列结构示意图及其传输特性曲线

该系列工作得到国家自然科学基金委重点和国际合作重点项目、国家重点研发计划“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项等项目的资助。

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