高分子网络液晶智能功能材料

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1、北科大讲座二高分子网络液晶智能/功能材料Liquidcrystalelastomers,networksandgels:advancedsmartmaterialsP.Xie&Rb.Zhang,J.Mater.Chem.,(FeatureArticle)2005,15,2529–2550功能化液晶研究的新进展1.液晶和分子组装功能材料2.液晶和液晶技术在现代科技中的应用3.液晶弹性体和液晶凝胶4.液晶热固体5.液晶高分子光电信息材料6.盘状液晶和低维光，电导材料7.液晶研究的若干新课题表面活性剂胶束和有序多孔材料氢键和其它非共价键诱导的超分子液晶矿物型液晶态毛刷型共軛大分

2、子及刚性分子液晶化嵌段型的双亲分子及微相分离形成的复杂超分子聚集态中科院研究生院液晶专题讲座二分子功能材料分子协调材料的研究开发（HarmonizedMolecularMaterials)，玉置敬，机能材料（日），2000,20,5~11分子功能材料的开发，不仅取决于分子单独的功能性质的提高，还与分子间相互作用密切相关。分子间相互作用产生了分子协同作用的结果。这种协同作用不仅发生在分子间也发生在分子的聚集体或称之为系统间。分子功能可分为三大类：Trigger触发，响应Cascade串联Processor程序化，信息加工处理分子协同作用的典型例子是生物体系。从纳米尺寸的分子

3、到宏观尺寸的组织、器官，形成复杂而精致的阶层构造。它们的相互协调构成了生物系统，维持了生命。分子功能材料液晶导电材料光响应材料传感器材料材料性质与功能分子间协同相互作用分子自身材料构造:1-3维+时间元状态:液,固,液晶本体,薄膜三种不同分子组装形式的功能材料:自组织化膜(（SAM：Self-assembledmonolayers）中介相(mesophase)材料微孔材料:沸石和中孔(mesoporous)材料三种不同形式的分子组装材料自组织化膜（SAM：Self-assembledmonolayers）有机表面活性剂分子在固-液等界面上化学吸附形成SAM。在其表面端引入

4、各种功能基，可望用于表面涂层，敏感器件，光电器件等。中介相(mesophase)材料代表性的材料就是液晶。中介相兼有分子取向有序和可变性的特征。基于此，其研发方向为精确控制分子排列的高功能材料。以棒状液晶和盘状液晶两大系列为主要研究对象纳米微孔材料在有机摸板或结构诱导剂(如溶致液晶性表面活性剂的各种聚集体)的存在下,无机前体原料,如正硅酸乙酯水解缩合在模板剂的表面结成外壳,再将有机物除去。可望用于高性能吸附剂，分离膜，传感器，高介电材料,纳米反应器等。自组装单层膜SAM:Self-assembledMonolayers有机分子在固液界面上自组装和化学吸附形成的分子薄膜。特

5、点：与基板牢固的化学结合；高密度无缺陷；制作简单；也适合非平面的表面应用前景：表面编码，传感器，光电子器件研发目标和内容：建立与纳米阵列、多轴取向、集层等相关技术。开发对电、光等外场响应的薄膜材料。如：用介电各向异性分子构筑电响应SAM共轭分子堆积的超分子SAM,用于高效电致发光。用溶致性的液晶染料制作高性能光学膜中介相材料光控开关和高速响应电子成像感光材料等光电功能材料微孔材料长效高活性高选择催化剂，分离膜，气体传感材料，微反应器,低介电膜等有机摸板或结构诱导剂沸石mesoporous“液晶相代表了一种有魅力的软物质形态，它包含了分子和超分子水平的有序性和可动性。这种

6、特殊的结合使这类物质能对外界刺激（包括电、磁、化学、温度和机械力）产生响应。因而，液晶材料在若干应用领域非常重要。如棒状小分子液晶在用于移动通讯和信息工程方面的光电器件上有广泛的应用。碟形和棒状液晶在新的高技术领域正开发新的应用，如：光调制，光导，偏振发光材料，智能润滑剂等。此外，在液晶态加工聚合物材料改善了材料的性质，如：天然蚕丝，高强力纤维，Kevlar纤维等。溶致液晶可作为重要的模板通过溶胶－凝胶过程用于制备有受限结构的无机微孔材料。DNA和阳离子或中性的类酯化合物形成的液晶络合物正被研究作为在基因遗传中的潜在的传递者。归根结底，有序和活动性的结合正是在生命物质中自

7、组织的基本要求。”C.Tschierske,J.Mater.Chem.,2001,11,2647-2671液晶在材料领域的魅力1.基于分子间相互作用的液体样的可动性2.基于自组织化的分子取向性3.特定的温度范围液晶相态的变化及对电、光、磁等外场的响应性4.协同效应5.光学双折射6.界面的取向控制高度有序的分子自组装材料高度响应性的智能材料功能各向异性材料液晶场中构筑高取向材料交联液晶高分子—液晶网络、液晶弹性体和液晶凝胶侧链液晶高分子可以通过大分子反应或含液晶基元的烯类单体聚合来合成。而主链液晶高分子可以由含双官能的单体通过缩