本文關(guān)鍵詞：含偶氮苯液晶彈性體的微納結(jié)構(gòu)構(gòu)筑　出處：《蘇州大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 偶氮苯 液晶聚合物 彈性體 激光直寫 取向

【摘要】：偶氮苯液晶聚合物,由于其同時具有了偶氮苯分子的光響應(yīng)性和液晶的自組裝的特性,在光響應(yīng)性聚合物材料的研究領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。相比于普通液晶聚合物,偶氮苯分子光響應(yīng)性的特點(diǎn)會對液晶性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響,例如光引發(fā)的重新取向,光化學(xué)相轉(zhuǎn)變以及光引起的分子協(xié)同運(yùn)動等,這使得偶氮苯液晶聚合物具有光可控的特點(diǎn)。偶氮苯液晶彈性體同時結(jié)合了聚合物網(wǎng)絡(luò)的彈性和液晶的有序性,使其對于外界微小的刺激可以產(chǎn)生很大的形狀改變,從而實(shí)現(xiàn)光能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變,在制動器,人造肌肉及生物材料領(lǐng)域都具有很多潛在的應(yīng)用。此外巰基-烯反應(yīng)作為點(diǎn)擊反應(yīng)的一種,具有不怕水氧阻聚等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種聚合物的制備。本論文通過巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)制備了偶氮苯液晶聚合物及液晶彈性體,研究其熱力學(xué)性質(zhì)和液晶相類型,探索了基于巰基-烯的光刻膠在激光直寫中的應(yīng)用潛力,制成微納尺度的液晶彈性體并進(jìn)一步研究了偶氮苯液晶基元在微納結(jié)構(gòu)中的取向行為。主要研究內(nèi)容如下:(1)以往合成硅氧烷為主鏈的液晶聚合物,通常使用硅氫加成的方法,這種方法需要使用貴金屬作為催化劑,并且在后期純化時不易除去,此外通過硅氫加成反應(yīng)得到的產(chǎn)物同時具有馬氏加成與反馬氏加成的產(chǎn)物,導(dǎo)致產(chǎn)物不純,直接影響聚合物的液晶性。而巰基-烯反應(yīng)作為點(diǎn)擊反應(yīng)的一種,具有很多優(yōu)點(diǎn)。本文通過巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)的方法,成功制備了側(cè)鏈為偶氮苯的硅氧烷類液晶聚合物,通過核磁對其進(jìn)行了化學(xué)結(jié)構(gòu)的表征,證明通過此法可以獲得硅氧烷為主鏈的液晶聚合物。隨后通過使用差示掃描量熱法(DSC),變溫的偏光顯微鏡(POM)及變溫的X射線衍射(XRD)對聚合物的相行為進(jìn)行了研究。(2)雙光子激光直寫可以用于復(fù)雜的二維及三維微納結(jié)構(gòu)的制備,其原理是在激光的焦點(diǎn)處發(fā)生了雙光子聚合,許多材料都已報道可運(yùn)用于激光直寫�；趲�基-烯反應(yīng)具有反應(yīng)速度快,不怕水氧阻聚,可以不需要引發(fā)劑及溶劑的優(yōu)點(diǎn),我們將偶氮苯液晶聚合物與交聯(lián)劑及光引發(fā)劑共混,制成基于巰基-烯反應(yīng)的光刻膠,將其應(yīng)用于激光直寫上并成功制備出了微納尺度的液晶彈性體。通過對這種光刻膠進(jìn)行不同能量不同直寫速度的劑量測試,了解了該光刻膠使用的閾值,分辨率與特征尺寸,并據(jù)此選擇合適的激光參數(shù)制備了各種復(fù)雜的二維及三維的液晶彈性體。(3)通過激光直寫的方法,我們實(shí)現(xiàn)了激光誘導(dǎo)下液晶基元的取向。通過偏光顯微鏡和偏振的納米紅外研究了線條結(jié)構(gòu)中液晶基元的擇優(yōu)取向,并通過掃描電子顯微鏡和偏振紅外研究了取向度與線寬和激光能量的關(guān)系。同時,本文還用偏光顯微鏡觀察了其它結(jié)構(gòu)如圓及三維柴堆結(jié)構(gòu)中液晶基元的取向行為,并成功制備了四取向的光柵,實(shí)現(xiàn)通過調(diào)整激光方向來控制液晶基元的取向。
[Abstract]:Azobenzene liquid crystal polymer, it is because of its responsiveness and self-assembly properties of azobenzene liquid crystal molecules of light, light response in research field of polymer materials has been widely concerned. Compared with the ordinary liquid crystal polymer, azobenzene photoresponsive characteristics will have a significant impact on the liquid crystal properties, such as light induced reorientation photochemical phase transition, and molecular light induced cooperative motion, which makes the azobenzene liquid crystalline polymer has the characteristics of light controllable azobenzene liquid crystal elastomer. Combined with the order of the elastic polymer network and liquid crystal, the outside for small stimuli can greatly change the shape, so as to realize the transformation of light energy to mechanical energy. The brake has a lot of potential applications in biomaterials and artificial muscle fields. In addition of thiol ene reaction as a click reaction, Has the advantages of no water oxygen inhibition, widely used in all kinds of preparation of polymer. The azobenzene liquid crystalline polymers and elastomers prepared by thiol ene click reaction system, study on the thermodynamic properties and phase type liquid crystal, explores the potential application of thiol ene photoresist based on laser direct writing system the liquid crystal elastomer, micro nano scale and further studies on the azobenzene mesogens in micro nano orientation structure. The main contents are as follows: (1) the synthesis of silicone liquid crystal polymer backbone, commonly used method of hydrosilylation, this method requires the use of precious metals as catalysts, and in the late stage purification is not easy to remove, in addition by the hydrosilylation reaction products obtained with Markovnikov and anti Markovnikov products, resulting in impure products, directly affect the liquid crystal polymer and thiol ene. As a response to the click reaction, it has many advantages. In this paper, through the method of thiol ene click reaction, successful preparation of the side chain azobenzene liquid crystal polymer siloxane, characterized by the chemical structure of the method is proved by NMR, silicone liquid crystal polymer backbone can be followed by using. Differential scanning calorimetry (DSC), polarizing microscope temperature (POM) and X ray diffraction (XRD) temperature on the phase behavior of polymer were studied. (2) the two-photon laser direct writing can be used for complex two-dimensional and three-dimensional micro nano structure preparation, its principle is the double photon polymerization in the focal point of the laser, many materials have been reported which can be used for laser direct writing. Based on the thiol ene reaction with fast response, not afraid of water oxygen inhibition, the advantages may not need the initiator and solvent, we will azobenzene liquid crystal polymer With the crosslinking agent and initiator were made of photoresist of thiol ene reaction based on its application in laser direct writing and successfully prepared liquid crystal elastomer micro nano scale. Based on the photoresist test different doses of different energy direct writing speed, understanding of the use of photoresist the resolution threshold and the feature size, and then select the appropriate laser parameters for preparing two-dimensional complex and liquid crystal elastic three-dimensional body. (3) by means of laser direct writing, we realized the laser induced liquid crystal element orientation. Through the nano infrared polarizing microscope and polarization of liquid crystal orientation the base line element structure, and by scanning electron microscopy and infrared polarization of orientation degree and width and laser energy. At the same time, this paper also used other structures such as circular polarized light microscopy and 3D woodpile structure was observed The orientation of the liquid crystal primitives is achieved and the four oriented grating is successfully prepared. The orientation of the liquid crystal base element is controlled by adjusting the direction of the laser.

【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O753.2;TQ317

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本文編號：1381938