Angew：受控的Diels-Alder“點擊”策略用于實現機械取向主鏈液晶網絡

01【導讀】

取向液晶聚合物是電子、光學、生物和軟機器人應用中感興趣的材料。這些材料的制造和加工已經被廣泛探索，其中機械對準由于其易于使用和廣泛的適用性而成為優選的方法。然而，機械對準所需的兩步聚合背后的基本化學機制在制造和襯底兼容性方面都有限制。

02【成果掠影】

近日，加州大學圣塔芭芭拉分校Javier Read De Alaniz等人介紹了一種新的保護-去保護方法，該方法利用兩階段Diels–Alder環戊二烯-馬來酰亞胺逐步增長聚合來實現溫和而高效、快速、可控、可再現和用戶友好的聚合，從而拓寬了液晶體系的范圍。同時，作者通過DSC、DMA、POM和WAXD對薄膜進行了全面的表征，證明了具有熱機械驅動能力的單軸取向液晶網絡的成功合成。

相關研究文章以“Controlled Diels–Alder “Click” Strategy to Access Mechanically Aligned Main-Chain Liquid Crystal Networks”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

03【核心創新點】

本文開發了機械取向液晶網絡(LCNs)的受控兩階段聚合策略，實現了將親核或自由基敏感分子引入光驅動的LCNs。

04【數據概覽】

圖一、a)利用兩個獨立聚合步驟的機械取向液晶網絡的總示意圖。b)以前用于實現機械取向液晶網絡的兩步聚合的技術:不同的反應動力學和不同的反應刺激。c) Diels–Alder化學方法，該方法使用初始的分步生長Diels–Alder聚合，隨后是潛在的熱去保護以鎖定機械排列，從而提供離散的兩步聚合。? 2022 Wiley

圖二、a)用于逐步增長DA聚合的帶有馬來酰亞胺和環戊二烯部分的雙官能單體。b)溫度調節聚合的示意圖。c)線性聚合的動力學。馬來酰亞胺(紅色)、環戊二烯(淺藍色)的消耗、被保護的內呋喃-馬來酰亞胺加合物的脫保護(紫色)和具有馬來酰亞胺的環戊二烯衍生物(DA Cp-mal，灰色)的生成作為時間和溫度的函數作圖。? 2022 Wiley

圖三、薄膜制備示意圖。Diels–Alder液晶網絡的簡易制備。在沒有催化劑的工作臺上制備的薄膜，暴露在空氣和環境條件下。圖中顯示了第一次和第二次聚合后的薄膜以及該過程的卡通圖像。? 2022 Wiley

圖四、a)在兩個光交叉偏振器之間的45°和0°處的DA Cp-mal LCN的偏振光學顯微術。b)拉伸至其初始長度的400 %的DA Cp-mal LCN的二維廣角X射線衍射。c)DA Cp-mal LCN的差示掃描量熱法，其中可以在10 ℃/min的升溫速率(左軸)下觀察到63℃的玻璃化轉變溫度，以及通過動態機械分析在0.005 N的拉伸恒力下以3 ℃/min的升溫速率(右軸)測量的作為溫度函數的應變變化。? 2022 Wiley

圖五、熱驅動前a)和熱驅動后b)的LCN圖像。? 2022 Wiley

05【成果啟示】

本工作使用快速和穩定的環戊二烯馬來酰亞胺逐步增長聚合建立了用于機械取向液晶網絡的受控兩階段聚合的保護-去保護方法。這為將親核或自由基敏感分子引入光驅動LCN提供了一個有前途的策略。此外，由于網絡形成的性質，這種光驅動LCN有可能實現更大的采樣器幾何形狀。

原文詳情：J. Guillen Campos, F. Stricker, K. D. Clark, M. Park, S. J. Bailey, A. S. Kuenstler, R. C. Hayward, J. Read de Alaniz. Controlled Diels–Alder “Click” Strategy to Access Mechanically Aligned Main-Chain Liquid Crystal Networks. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202214339.

https://doi.org/10.1002/anie.202214339

本文由景行供稿