武漢大學(xué)常春雨/張俐娜院士：囊狀纖維素納米晶增強(qiáng)，機(jī)械熱致變色水凝膠
2021年5月10日 13:55瀏覽：2649
具有高度耐用的結(jié)構(gòu)顏色的基于纖維素納米晶體（
CNC）的響應(yīng)光學(xué)材料的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。然而，由于諸如組裝時間長和由高百分比的CNCs引起的聚集等因素，具有手性向列排列的CNCs的刺激響應(yīng)性光學(xué)水凝膠不足以用于實(shí)際應(yīng)用。
最近
，
武漢大學(xué)
常春雨副教授
/張俐娜院士
團(tuán)隊(duì)
通過對
被膜纖維素納米晶體（TCNC）進(jìn)行定向剪切，然后將對齊的TCNC鎖定在聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）網(wǎng)絡(luò)中，制得具有均勻干涉色的機(jī)械-熱致變色水凝膠。
由于TCNC的長徑比和結(jié)晶度較高，因此在較低的濃度下會出現(xiàn)虹彩雙折射。中等濃度（
?
5 wt％）的剪切取向TCNCs不僅使納米復(fù)合水凝膠具有均勻的干涉色，而且改善了水凝膠的機(jī)械性能。
取向的TCNC/PNIPAM水凝膠對拉伸力，壓縮力和溫度表現(xiàn)出可逆且獨(dú)特的響應(yīng)性。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)用于傳感器，環(huán)境監(jiān)測和防偽標(biāo)簽的基于TCNC的可持續(xù)性和可拉伸響應(yīng)光學(xué)設(shè)備提供了一種新策略。
相關(guān)論文以題為
Shear-aligned tunicate-cellulose-nanocrystal-reinforced hydrogels with mechano-thermo-chromic properties
發(fā)表在《
Journal of Materials Chemistry C
》上。
圖
1剪切取向的TCNC/PNIPAM水凝膠（OH）的設(shè)計(jì)和制造。
圖
2 TCNC/PNIPAM水凝膠的結(jié)構(gòu)。
（a）隨機(jī)TCNC/PNIPAM水凝膠（RH）和（b）定向TCNC/PNIPAM水凝膠（OH-9）的SEM圖像，帶有原始的黑白圖像（右），以及來自O(shè)rientationJ的彩色輸出，即插頭 在ImageJ軟件中（左），比例尺= 1μm。（c）在水凝膠樣品中取向的代表性分布。（d）RH和（e）OH-9的2D WAXS模式。
圖
3
（a）RH和（b）OH-9在45°（頂部）和0/90°（底部）的POM圖像，比例尺= 250 μm。（c）OH-9和RH相對于偏振片的偏振光強(qiáng)度的極坐標(biāo)圖。（d）交叉偏光鏡下不同厚度的OH樣品的照片和（e）UV-vis光譜，比例尺= 1 cm。
圖
4 OH樣品的機(jī)械變色特性。
（a）拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（b）OH-9在10次加載-卸載循環(huán)中的應(yīng)變?yōu)?0％時的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（c）OH-11在10個加載-卸載循環(huán)中的應(yīng)變?yōu)?0％時的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。（d）交叉偏振器下不同應(yīng)變下OH-9的照片和（e）透射光譜，比例尺= 1 cm。（f）OH-11在交叉偏光鏡下在不同壓力下的照片和（g）透射光譜，比例尺= 2 mm。
圖
5 OH樣品的熱致變色特性。
（a）550 nm處的透射率和（b）水凝膠樣品的溶脹率隨溫度的變化；（c）水凝膠在10個循環(huán)中可逆溶脹；（d）交叉偏振器在不同溫度下OH-7的透射光譜；（e）OH樣品的相應(yīng)波長與溫度的關(guān)系；（f）OH-7在10個循環(huán)中的響應(yīng)穩(wěn)定性；（g）OH-7樣品在不同溫度下的POM圖像，比例尺= 150 μm。
參考文獻(xiàn)
：
doi.org/10.1039/D1TC00911G
版權(quán)聲明：「
高分子材料科學(xué)
」公眾號旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。上述僅代表作者個人觀點(diǎn)。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請聯(lián)系作者修正。商業(yè)轉(zhuǎn)載或投稿請后臺聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
技術(shù)鄰APP
工程師必備
-
項(xiàng)目客服
-
培訓(xùn)客服
-
平臺客服
