近日，美國化學會材料領域的著名雜志ACS Applied Materials & Interfaces以快報的形式刊發了北京大學工學院材料科學與工程系于海峰特聘研究員課題組的論文“ Optical Pendulum Generator Based on Photomechanical Liquid-Crystalline Actuators”，報道了他們在光驅動液晶與微納復合材料的制備與性能方面取得的最新成果。

    在眾多的智能刺激響應的材料中，液晶材料因其優異的性能引起了材料學家的廣泛關注。通常液晶材料具有自組裝性、流動性和長程有序性、分子協同效應、各向異性的物理性能（包括：光學、電學、磁學等）和在聚合物的表面或外場作用下的取向發生變化等特性。液晶與微納復合材料（Liquid Crystal and Micro/Nano Composite Materials）可以將納米材料的表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特性與液晶材料融合在一個體系中，并且通過適當的手段可以獲得更加新穎的性能。

    本研究將銅線圈引入到光驅動的液晶與微納復合材料的薄膜一端，使其在運動過程中切割磁力線，根據法拉第定律產生電流，首次實現了光-機械-電能的轉換。這為光能特別是太陽能的利用提供了一條有用的路線，也可以為微機電系統（MEMS）等微型器件提供能量。
 

    基于光驅動液晶與微納復合材料實現了光-機械-電能的轉換

    另一方，研究團隊將光響應性的小分子材料涂覆在通用的高分子低密度聚乙烯 （LDPE）的，制備了具有雙層結構的復合材料薄膜。這種薄膜不需要進一步交聯處理就具有液晶彈性體類似的性能，可以實現光誘導彎曲，且彎曲方向為朝向光源。由于基材 LDPE 的透明性使得研究者可以用兩束光來精確控制它們的彎曲程度，甚至可以實現超過360度的卷曲，并且這種卷曲運動是可逆的。這為全塑料型的光驅動器件的制備提供了很好的材料基礎。該論文“Precise Actuation of Bilayer Photomechanical Film Coated with Molecular Azobenzene Chromophores”作為當期雜志的封面文章發表在高分子材料領域的著名雜志Macromolecular Rapid Communications。

    該項工作的合作者為西南科技大學的劉劍教授，并得到中組部青年千人計劃、國家自然科學基金委優秀青年基金等資助。

責任編輯：李玲珊

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