Dieses Protokoll zeigt die Herstellung eines photorheologischen Materials, das eine feste Phase, verschiedene flüssige kristalline Phasen und eine isotrope Flüssigphase durch Temperaturerhöhung aufweist. Hier werden Methoden zur Messung der Strukturviskoelastizitätsbeziehung des Materials vorgestellt.
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Methodenartikel
Kontrastreich und schnelles photorheologisches Schalten eines Twist-Bend Nematic Flüssigkristalls
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Intelligente viskoelastische Materialien, die auf spezifische Reize reagieren, gehören zu den attraktivsten Materialklassen, die für zukünftige Technologien wichtig sind, wie z. B. schaltbare Haftungstechnologien auf Abruf, Aktoren, molekulare Kupplungen und nano-/mikroskopische Masse. Transporter. Kürzlich wurde festgestellt, dass durch einen speziellen Fest-Flüssig-Übergang rheologische Eigenschaften signifikante Veränderungen aufweisen können, wodurch geeignete intelligente viskoelastische Materialien zur Verfügung gestellt werden. Das Entwerfen von Materialien mit einer solchen Eigenschaft ist jedoch komplex, und die Schaltzeiten nach vorne und rückwärts sind in der Regel lang. Daher ist es wichtig, neue Arbeitsmechanismen zu erforschen, um Fest-Flüssig-Übergänge zu realisieren, die Schaltzeit zu verkürzen und den Kontrast der rheologischen Eigenschaften während des Schaltens zu verbessern. Hierbei wird ein lichtinduzierter kristall-flüssiger Phasenübergang beobachtet, der sich durch Polarisationslichtmikroskopie (POM), Photorheometrie, Photodifferenzial-Scanning-Kalorimetrie (Photo-DSC) und Röntgenbeugung (XRD) auszeichnet. Der lichtinduzierte kristall-flüssige Phasenübergang weist Schlüsselmerkmale wie (1) schnelles Schalten von kristall-flüssigen Phasen für Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen und (2) ein hohes Kontrastverhältnis der Viskoelastizität auf. In der Charakterisierung ist POM vorteilhaft, wenn es darum geht, Informationen über die räumliche Verteilung von LC-Molekülausrichtungen anzubieten, die Art der im Material erscheinenden flüssigen kristallinen Phasen zu bestimmen und die Ausrichtung von LCs zu untersuchen. ermöglicht die Messung der rheologischen Eigenschaften eines Materials unter Lichtreizen und kann die photorheologischen Schalteigenschaften von Materialien aufdecken. Photo-DSC ist eine Technik zur Untersuchung thermodynamischer Informationen von Materialien in Dunkelheit und unter Lichtbestrahlung. Schließlich ermöglicht XRD das Studium mikroskopischer Strukturen von Materialien. Das Ziel dieses Artikels ist es, klar darzustellen, wie die diskutierten Eigenschaften eines photorheologischen Materials vorbereitet und gemessen werden können.
Einleitung
Intelligente mechanische Materialien, die ihre viskoelastischen Eigenschaften als Reaktion auf Umweltschwankungen verändern können, haben bei den Forschern ein enormes Interesse geweckt. Die Umschaltbarkeit gilt als wichtigster Materialfaktor, der eine robustheit der repetitiven mechanischen Reaktion in lebenden Organismen bietet. Bis heute wurden künstlich schaltbare Materialien mit vielseitigen Funktionen durch den Einsatz von weicher Materie (z. B. photoresponsive Hydrogele1,2,3, Polymere4,5,
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Protokoll
1. Herstellung von geriebenen Oberflächen zur planaren Ausrichtung von LC-Molekülen
- Bereiten Sie saubere Glassubstrate vor.
- Schneiden Sie Glassubstrate mit einem diamantbasierten Glasschneider(Materialtabelle) in kleine quadratische Stücke mit Durchschnittsgrößen von 1 cm x 1 cm. Waschen Sie sie durch Beschallung bei 38 kHz oder 42 kHz in einem alkalischen Waschmittel(Materialtabelle, in Wasser verdünnt Waschmittel: Wasservolumenverhältnis von 1:3) und mit destilliertem Wasser wiederholt abspülen (typischerweise mehr als 10x mit 5 min Beschallung pro Spülung).
- Untersetzen Sie die Substrate für mehr als 10 ....
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Ergebnisse
POM-Bilder, photorhäometrische Daten, Photo-DSC-Daten und XRD-Intensitätsprofile wurden bei Temperaturschwankungen und beim Strahlen von UV-Licht in der Dunkelheit gesammelt. Abbildung 1a,b stellt die Struktur von CB6OABOBu mit seiner Phasensequenz und möglichen Konformationen dar, die durch das MM2-Kraftfeld im Modellierungsprogramm optimiert werden (z.B. ChemBio3D).
Wenn sich CB6OABOBu im Transzustand befindet, treten zwei energieplausible Konfo.......
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Diskussion
Wie aus Abbildung 1hervorgeht, ist CB6OABOBu ein fotoresponsives Material mit I-, N-, TB- und Cry-Phasensequenzen beim Abkühlen. Da sich die lokale Reihenfolge dieser Phasen erheblich unterscheidet, wird erwartet, dass die photogesteuerte Umschaltung rheologischer Eigenschaften einen guten viskoelastischen Kontrast aufweist. Um dies quantitativ zu untersuchen, wurden photorheologische Messungen durchgeführt.
Zunächst betrachten wir die rheologischen Daten, die im .......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde durch das bilaterale gemeinsame Forschungsprojekt HAS-JSPS unterstützt. Die finanzielle Unterstützung durch die Zuschüsse NKFIH PD 121019 und FK 125134 wird anerkannt.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 21-401-10 | AS ONE | Microspatula | |
| AL1254 | JSR | Planares Ausrichtungsmittel für Flüssigkristalle | |
| BX53P | Olympus | Polarisationsmikroskop mit Transmissions-/Epi-Illuminationseinheiten | |
| Discovery DSC 25P | TI Instrumente | Photo-DSC-Geräte | |
| Glasschneider PRO-1A | Sankyo | A Glasschneider auf Diamantbasis | |
| HS82 | Mettler Toledo | Heißtisch | |
| MCR502 | Anton Paar | Ein kommerzielles Rheometer | |
| MRJ-100S | EHC | Reibmaschine | |
| Norland Optical Adhesive 65, 81 | Norland Products | Photoreaktive Adhäsionen | |
| OmniCure S2000 | Excelitas Technologies | Eine kommerzielle Hochdruck-Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe. Maximal 70 mW/cm^2. | |
| PILATUS 6M | Dectris | Hybrider Photonenzähldetektor für die Röntgenbeugungserkennung | |
| S1126 | Matsunami Glas | Glassubstrat | |
| SC-158H | EHC | Spin Coater | |
| SCAT-20X | DKS | Alkalisches Reinigungsmittel | |
| SLUV-4 | AS ONE | Niederdruck-Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe | |
| UV-208 | Technovision | Reiniger für ultraviolettes Ozon (UV-O3) |
Referenzen
- Grindy, S. C., Holten-Andersen, N. Bio-inspired metal-coordinate hydrogels with programmable viscoelastic material functions controlled by longwave UV light. Soft Matter. 13, 4057-4065 (2017).
- Rosales, A. M., Mabry, K. M., Nehls, E. M., Anseth, K. S.
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Nachdrucke und Genehmigungen
