Este protocolo demuestra la preparación de un material fotorreológico que exhibe una fase sólida, varias fases cristalinas líquidas y una fase líquida isotrópica mediante el aumento de la temperatura. Aquí se presentan los métodos para medir la relación estructura-viscoelasticidad del material.
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Artículo de método
Cambio fotorreológico rápido y de alto contraste de un cristal líquido nemático Twist-Bend
En este artículo
Resumen
Resumen
Los materiales viscoelásticos inteligentes que responden a estímulos específicos son una de las clases más atractivas de materiales importantes para las tecnologías futuras, como las tecnologías de adhesión conmutables bajo demanda, actuadores, embragues moleculares y masa nanomicroscópica Transportadores. Recientemente se descubrió que a través de una transición especial sólido-líquido, las propiedades reológicas pueden presentar cambios significativos, proporcionando así materiales viscoelásticos inteligentes adecuados. Sin embargo, el diseño de materiales con una propiedad de este tipo es complejo, y los tiempos de conmutación hacia adelante y hacia atrás suelen ser largos. Por lo tanto, es importante explorar nuevos mecanismos de trabajo para realizar transiciones sólido-líquido, acortar el tiempo de conmutación y mejorar el contraste de las propiedades reológicas durante el cambio. Aquí, se observa una transición de fase cristalino-líquida inducida por la luz, que se caracteriza por el medio de la microscopía de luz polarizadora (POM), fotorheometría, calorimetría de escaneo fotodiferencial (foto-DSC) y difracción de rayos X (RDX). La transición de fase cristalino-líquido inducida por la luz presenta características clave como (1) conmutación rápida de fases cristalino-líquida para reacciones hacia adelante y hacia atrás y (2) una alta relación de contraste de viscoelasticidad. En la caracterización, POM es ventajoso al ofrecer información sobre la distribución espacial de las orientaciones de moléculas LC, determinar el tipo de fases cristalinas líquidas que aparecen en el material, y estudiar la orientación de LC. permite la medición de las propiedades reológicas de un material bajo estímulos ligeros y puede revelar las propiedades fotorreológicas de conmutación de los materiales. Photo-DSC es una técnica para investigar la información termodinámica de los materiales en la oscuridad y bajo irradiación de luz. Por último, XRD permite el estudio de estructuras microscópicas de materiales. El objetivo de este artículo es presentar claramente cómo preparar y medir las propiedades discutidas de un material fotorreológico.
Introducción
Los materiales mecánicos inteligentes con la capacidad de cambiar sus propiedades viscoelásticas en respuesta a la variación ambiental han generado un enorme interés entre los investigadores. La conmutación se considera el factor material más importante, que ofrece robustez de la respuesta mecánica repetitiva en organismos vivos. Hasta la fecha, los materiales conmutables artificiales con funciones versátiles se han diseñado utilizando materia blanda (es decir, hidrogeles fotorendientes1,2,3, polímeros4,5, ....
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Protocolo
1. Preparación de superficies frotadas para alinear las moléculas LC planamente
- Prepare sustratos de vidrio limpios.
- Cortar sustratos de vidrio utilizando una cortadora de vidrio a base de diamante(Tabla de Materiales)en pequeñas piezas cuadradas con tamaños medios de 1 cm x 1 cm. Lavarlos por sonicación a 38 kHz o 42 kHz en un detergente alcalino(Tabla de materiales,diluido en agua a un detergente: relación de volumen de agua de 1:3) y enjuague con agua destilada repetidamente (normalmente, más de 10 veces con 5 min de sonicación para cada enjuague).
- Sujeto los sustratos a limpiador ultravioleta-ozono (UV....
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Resultados
Las imágenes POM, los datos fotorreométricos, los datos de foto-DSC y los perfiles de intensidad XRD se recopilaron en la oscuridad durante la variación de la temperatura y mientras brillaba la luz UV. La Figura 1a,b representa la estructura de CB6OABOBu, con su secuencia de fases y posibles conformaciones optimizadas por el campo de fuerza MM2 en el programa de modelado (por ejemplo, ChemBio3D).
Cuando CB6OABOBu está en el estado trans, aparecen .......
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Discusión
Como se revela en la Figura 1,CB6OABOBu es un material foto-responsivo con secuencias de fase I, N, TB y Cry al enfriamiento. Dado que el orden local de estas fases difiere significativamente, se espera que la conmutación foto-impulsada de las propiedades reológicas muestre un buen contraste viscoelástico. Para investigar cuantitativamente esto, se realizaron mediciones fotorreológicas.
En primer lugar, consideramos los datos reológicos medidos en la oscuridad
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por el proyecto bilateral de investigación conjunta HAS-JSPS. Se reconoce el apoyo financiero de las subvenciones NKFIH PD 121019 y FK 125134.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 21-401-10 | AS ONE | Microespátula | |
| AL1254 | JSR | Agente de alineación plana para cristales líquidos | |
| BX53P | Olympus | Microscopio polarizador con unidades de transmisión/epiiluminación | |
| Discovery DSC 25P | Instrumentos | Equipo foto-DSC | |
| Cortador de vidrio PRO-1A | Sankyo | A cortador de vidrio a base de diamante | |
| HS82 | Mettler Toledo | etapa caliente | |
| MCR502 | Anton Paar | A reómetro comercial | |
| MRJ-100S | EHC | de frotar | |
| Norland Optical Adhesive 65, 81 | Norland Products | Adherencias fotorreactivas | |
| OmniCure S2000 | Excelitas Technologies | Una lámpara comercial de arco corto de vapor de mercurio de alta presión. Máximo 70 mW/cm^2. | |
| PILATUS 6M | Dectris Detector híbrido | conteo de fotones para detección por difracción de rayos X | |
| S1126 | Matsunami Glass | Sustrato | |
| de vidrio SC-158H | EHC | Barnizador de centrifugado | |
| SCAT-20X | DKS | Detergente alcalino | |
| SLUV-4 | AS ONE | Lámpara de arco corto de vapor de mercurio a baja presión | |
| UV-208 | Limpiador | ultravioleta-ozono (UV-O3) |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
