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通过炔-叠氮环加成化学合成的主链型液晶聚合物网络的相行为

DOI：10.1039/c8sm01913d 期刊：Soft Matter 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 液晶聚合物网络（LCNs）将聚合物链的排列与分子有序性相耦合，其开关特性可赋予网络响应刺激的性能，包括驱动和单向形状记忆。虽然LCNs长期被提议作为人工肌肉材料，但近期研究也表明其可作为动态生物材料基底的潜力。与现有采用疏水间隔基合成的LCNs不同，本研究采用亲水性更强的间隔基来促进与水的相互作用。此类材料的挑战在于：水合网络中液晶相可能被破坏。因此，本研究探究了聚醚间隔基与介晶组分对LCNs相行为的影响。 通过炔-叠氮环加成反应（"点击"化学）合成了主链型LCNs，将两种介晶单体（5yH和5yMe）与非液晶单体（5yTe）分别与两种聚醚间隔基（聚乙二醇和聚丙二醇）及交联剂连接。该化学反应生成高凝胶分数材料，经处理后得到的网络在可沥滤组分方面与组织培养塑料对照物相比无细胞毒性差异。量热分析、动态力学分析和X射线散射揭示了网络的液晶微观结构与温度响应特性。研究发现低分子量聚醚间隔基能防止其在液晶网络内结晶，而通过调整介晶组分增强液晶相稳定性后，可采用更大分子量且带侧基的间隔基。水合网络与干燥网络相比虽发生结构重排，但仍保持液晶相。与其他交联液晶材料类似，该网络会因液晶有序性变化产生形状改变（驱动）。这项研究为多畴网络提供了新合成方法——形成的稳定液晶相可通过聚醚间隔基调控，未来有望作为水合型刺激响应材料应用。
作者： Yongjian Wang，Kelly A. Burke
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究聚醚间隔基和介晶组分对采用炔-叠氮环加成化学法合成的液晶聚合物网络（LCNs）相行为的影响，以开发水合型刺激响应材料。

研究成果

采用铜催化"点击"化学法合成的基于PEO和PPO主链液晶网络材料，在干燥和水合状态下均呈现稳定的液晶相。这些网络材料表现出可逆的热机械驱动特性，且对人间充质干细胞无毒性，显示出其在生物与环境领域的应用潜力。

研究不足

该研究受限于市售试剂，这阻碍了对间隔基中重复单元数量进行精确控制，从而难以阐明为何基于PPO7的网络中液晶相会被破坏。此外，部分材料中液晶相形成的动力学过程也未得到充分研究。

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