Changement photorhéologique rapide et à contraste élevé d'un cristal liquide nematique Twist-Bend

Résumé

Ce protocole démontre la préparation d'un matériau photorhéologique qui présente une phase solide, diverses phases cristallines liquides, et une phase liquide isotrope en augmentant la température. Présentés ici sont des méthodes pour mesurer la relation structure-viscoélasticité du matériau.

Résumé

Les matériaux viscoélastiques intelligents qui répondent à des stimuli spécifiques sont l'une des classes de matériaux les plus attrayantes pour les technologies futures, telles que les technologies d'adhérence commutable à la demande, les actionneurs, les embrayages moléculaires et la masse nano/microscopique Transporteurs. Récemment, il a été constaté que grâce à une transition spéciale solide-liquide, les propriétés rhéologiques peuvent présenter des changements importants, fournissant ainsi des matériaux viscoélastiques intelligents appropriés. Cependant, la conception de matériaux avec une telle propriété est complexe, et les temps de commutation vers l'avant et vers l'arrière sont généralement longs. Par conséquent, il est important d'explorer de nouveaux mécanismes de travail pour réaliser des transitions solides-liquides, raccourcir le temps de commutation, et améliorer le contraste des propriétés rhéologiques pendant la commutation. Ici, on observe une transition de phase cristal-liquide induite par la lumière, qui se caractérise par une microscopie lumineuse polarisante (POM), une photorhéométrie, une calorimétrie de balayage photo-différentiel (photo-DSC) et une diffraction aux rayons X (XRD). La transition de phase cristal-liquide induite par la lumière présente des caractéristiques clés telles que (1) commutation rapide des phases cristal-liquide pour les réactions avant et arrière et (2) un rapport de contraste élevé de viscoélasticité. Dans la caractérisation, POM est avantageux en offrant des informations sur la distribution spatiale des orientations des molécules LC, en déterminant le type de phases cristallines liquides apparaissant dans le matériau, et en étudiant l'orientation des LC. Photorheométrie permet de mesurer les propriétés rhéologiques d'un matériau sous des stimuli lumineux et peut révéler les propriétés de commutation photorhéologique des matériaux. Photo-DSC est une technique pour étudier l'information thermodynamique des matériaux dans l'obscurité et sous l'irradiation de lumière. Enfin, XRD permet d'étudier les structures microscopiques des matériaux. Le but de cet article est de présenter clairement comment préparer et mesurer les propriétés discutées d'un matériau photorhéologique.

Introduction

Les matériaux mécaniques intelligents ayant la capacité de modifier leurs propriétés viscoélastiques en réponse aux variations environnementales ont suscité un énorme intérêt chez les chercheurs. La commutation est considérée comme le facteur matériel le plus important, qui offre la robustesse de la réponse mécanique répétitive chez les organismes vivants. À ce jour, les matériaux commutables artificiels avec des fonctions polyvalentes ont été conçus en utilisant la matière molle (c.-à-d., hydrogels photoresponsive^1,2,3, polymères^4,

Protocole

1. Préparation des surfaces frottées pour aligner les molécules LC planairement

1. Préparer des substrats de verre propres.
   1. Couper les substrats de verre à l'aide d'un coupe-verre à base de diamants (Table of Materials) en petits morceaux carrés de taille moyenne de 1 cm x 1 cm. Lavez-les par sonication à 38 kHz ou 42 kHz dans un détergent alcalin ( Table ofMaterials, dilué dans l'eau à un détergent : rapport de volume d'eau de 1:3) et rincer à l'eau distillée à plusieurs reprises (généralement, plus de 10 x avec 5 min de sonication pour chaque rinçant).
   2. Soumettre les substrats à l'ultraviolet-ozone (UV-O

Résultats

Des images de POM, des données photorhéométriques, des données photo-DSC et des profils d'intensité XRD ont été recueillis dans l'obscurité pendant la variation de température et tout en brillant la lumière UV. La figure 1a,b représente la structure de CB6OABOBu, avec sa séquence de phase et ses conformations possibles optimisées par le champ de force MM2 dans le programme de modélisation (p. ex. ChemBio3D).

Lorsque CB6OABOBu est dans le trans-éta.......

Discussion

Comme l'a révélé la figure 1, CB6OABOBu est un matériau photo-réactif avec des séquences de phase I, N, TB et Cry au refroidissement. Étant donné que la commande locale de ces phases diffère considérablement, on s'attend à ce que la commutation photo-conduite des propriétés rhéologiques montre le bon contraste viscoélastique. Pour étudier quantitativement ceci, des mesures de photo-rheologie ont été exécutées.

Tout d'abord, nous considérons les données rhéologique.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
21-401-10	AS ONE		Microspatule
AL1254	JSR		Agent d’alignement planaire pour cristaux liquides
BX53P	Olympus		Microscope polarisant avec unités de transmission/épi-éclairage
Discovery DSC 25P	TI instruments		Équipement Photo-DSC Coupe-verre
PRO-1A	Sankyo		A coupe-verre à base de diamant
HS82	Mettler Toledo		hot stage
MCR502	Anton Paar		A rhéomètre professionnel
MRJ-100S	EHC		Rubbing machine
Norland Optical Adhesive 65, 81	Norland Products		Adhérences photoréactives
OmniCure S2000	Excelitas Technologies		Une lampe commerciale à arc court à vapeur de mercure à haute pression. Maximum 70 mW/cm^2.
PILATUS 6M	Dectris	Détecteur hybride à comptage de photons pour la détection de diffraction des rayons X
	Nettoyant	à l’ozone ultraviolet (UV-O3) Technovision

S1126 Matsunami Verre Substrat en verre SC-158H EHC Spin coater SCAT-20X DKS Détergent alcalin SLUV-4 AS ONE Lampe à arc court basse pression à vapeur de mercure UV-208