基于多重氫鍵作用的超分子組裝是制備光驅(qū)動(dòng)器的一種簡(jiǎn)單方式。偶氮苯作為一種光響應(yīng)分子,常被引入到聚合物中制備超分子組裝體。氫鍵不僅促進(jìn)把偶氮苯的微觀運(yùn)動(dòng)變?yōu)楸∧さ暮暧^形變,而且確保了偶氮苯順式構(gòu)型的穩(wěn)定性,同時(shí)可以控制薄膜形變速度和程度。因此,通過(guò)多重氫鍵交聯(lián)的偶氮苯/聚合物是制備光驅(qū)動(dòng)器件的理想材料。偶氮苯取代基種類(lèi)、位置和數(shù)量會(huì)影響偶氮苯分子的光吸收特性,如果偶氮苯對(duì)位是推拉電子結(jié)構(gòu)時(shí),偶氮苯π-π*吸收峰發(fā)生紅移,順式穩(wěn)定性差。取代基是羧基時(shí),如果位于間位,能夠和溶劑形成分子間氫鍵;鄰位羧基與N=N形成分子內(nèi)氫鍵,能夠提高順式穩(wěn)定性。本文首先將自修復(fù)基元2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(UPy)接枝到聚丙烯酸(PAA)分子鏈上得到PAA-u,然后用重氮偶合法制備3,3’,5,5’-四羧基偶氮苯(t-Azo)。利用多重氫鍵作用制備了PAA-u/t-Azo復(fù)合體,并用滴涂法在紫外光照下得到自支撐的PAA-u/t-Azo薄膜。薄膜中順式偶氮苯含量達(dá)到25%,并且有優(yōu)異的光致異構(gòu)化性能,100次循環(huán)測(cè)試沒(méi)有衰減,半衰期長(zhǎng)達(dá)120 h。改變綠色光照的時(shí)間能得到彎曲角度不同(90o—170o)的形狀,并在紫外光照射下恢復(fù)到原狀,并能保持240 h不發(fā)生變化�；诒∧さ男巫�,制備了光驅(qū)動(dòng)抓手。通過(guò)綠光和紫外光點(diǎn)光源的照射控制“手指”收放,實(shí)現(xiàn)對(duì)重物的抓取、提起和釋放。抓手可以抓起自身重量五倍的物體,整個(gè)抓取過(guò)程能重復(fù)40次。薄膜多次彎曲回復(fù)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生微裂紋,形變時(shí)的微小損傷,在綠色激光照射20 s后基本消失。完全斷裂的損傷,在綠色激光照射10 min后,薄膜溫度達(dá)到65oC,應(yīng)力回復(fù)到原來(lái)的97%。PAA-u/t-Azo薄膜的修復(fù)性能優(yōu)于現(xiàn)有的氫鍵自修復(fù)體系。本文利用基于多重氫鍵作用的超分子組裝體制備出了形變可控、穩(wěn)定性好和快速修復(fù)的光驅(qū)動(dòng)抓手,拓寬了多重氫鍵超分子組裝體在光驅(qū)動(dòng)器件上的應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O641.3
【部分圖文】：

修復(fù)功能介紹合物常用作光驅(qū)動(dòng)器，然后材料在光驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中可降低材料的使用壽命。之前 Wilson[90]的研究中發(fā)現(xiàn)會(huì)影響材料整體的性能。為了提高材料的使用壽命，行修復(fù)。復(fù)的方法式可以分為兩大類(lèi)：第一種是外部修復(fù)，通過(guò)從外部對(duì)損傷等進(jìn)行修復(fù)，由于沒(méi)有可逆性，這種修復(fù)方式只修復(fù)，在材料制備過(guò)程中添加自修復(fù)單元，常見(jiàn)的修鍵、動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵等。由于具有可逆性，這種修復(fù)可以部添加其他的材料，這樣大大提高了材料的使用效率

第 1 章 緒論引和排斥，通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)表面才能完全貼合并且修復(fù)好成全新的表面。自修復(fù)有隨機(jī)性，所以即便材料的力學(xué)性能完全恢復(fù)，修復(fù)料內(nèi)部的化學(xué)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有完全回復(fù)。 UPy 的四重氫鍵自修復(fù)體系基-4[1H]-嘧啶酮（UPy）的在溶液總可以形成二聚體，二聚體。兩個(gè) UPy 之間結(jié)合常數(shù)高，因此常把 UPy 加入到聚合物的來(lái)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)。

圖 3-9 PAA-u/t-Azo 薄膜彎曲形變（a）彎曲成不同形狀（b）彎曲角度隨時(shí)間變化.4.6 PAA-u/t-Azo 薄膜的光驅(qū)動(dòng)機(jī)理偶氮苯/聚合物體系的光機(jī)械性能主要由偶氮苯的光異構(gòu)化性能決定[116]。 t-Azo 通過(guò)氫鍵超分子作用連接到聚合物 PAA-u 上，這樣整個(gè) PAA-u/t-Azo的光致形變和回復(fù)主要取決于 t-Azo 的順?lè)串悩?gòu)變化引起的整個(gè)分子鏈運(yùn)章中使用的偶氮苯分子含有四個(gè)羧酸基團(tuán)，聚合物鏈上平均八個(gè)丙烯酸單體一個(gè) UPy 分子，且聚丙烯酸上有羧基，所以偶氮苯分子可以和其他偶氮苯，聚合物鏈上的丙烯酸單體以及 UPy 單體之間發(fā)生超分子交聯(lián)，一個(gè)偶氮子的運(yùn)動(dòng)可以有效的帶動(dòng)多個(gè) PAA-u 分子鏈發(fā)生運(yùn)動(dòng)，最終大大提高了整膜的光機(jī)械性能效率，如圖 3-10（a）所示。由于體系中含有很多氫鍵，可效進(jìn)行超分子組裝，從而把偶氮苯的微觀構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)楸∧さ暮暧^形變。薄膜的光引發(fā)變形主要依賴(lài)于 t-Azo 的順發(fā)異構(gòu)變化。當(dāng)綠色激光照射
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本文編號(hào)：2877727