Questo protocollo dimostra la preparazione di un materiale fotoreologico che presenta una fase solida, varie fasi cristalline liquide e una fase liquida isotropica aumentando la temperatura. Qui sono presentati metodi per misurare la relazione struttura-viscoelasticità del materiale.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Commutazione fotorheologica ad alto contrasto e veloce di un cristallo liquido nematico Twist-Bend
In questo articolo
Sommario
Abstract
I materiali viscoelastici intelligenti che rispondono a stimoli specifici sono una delle classi più interessanti di materiali importanti per le tecnologie future, come le tecnologie di adesione commutabili on-demand, gli attuatori, le frizioni molecolari e la massa nano-microscopica Trasportatori. Recentemente si è scoperto che attraverso una speciale transizione solido-liquido, le proprietà reologiche possono presentare cambiamenti significativi, fornendo così adeguati materiali viscoelastici intelligenti. Tuttavia, la progettazione di materiali con tale proprietà è complessa e i tempi di commutazione avanti e indietro sono in genere lunghi. Pertanto, è importante esplorare nuovi meccanismi di lavoro per realizzare transizioni di liquidi solidi, ridurre il tempo di commutazione e migliorare il contrasto delle proprietà reologiche durante la commutazione. In questo caso, si osserva una transizione di fase cristallo-liquido indotta dalla luce, caratterizzata da microscopia a luce polarizzante (POM), fotorheometria, calorimetria di scansione fotodifferenziale (foto-DSC) e diffrazione a raggi X (XRD). La transizione di fase cristallo-liquido indotta dalla luce presenta caratteristiche chiave come (1) commutazione rapida delle fasi cristallo-liquido per reazioni in avanti e indietro e (2) un elevato rapporto di contrasto della viscoelasticità. Nella caratterizzazione, POM è vantaggioso nell'offrire informazioni sulla distribuzione spaziale degli orientamenti delle molecole LC, determinare il tipo di fasi cristalline liquide che appaiono nel materiale e studiando l'orientamento dei LC. permette di misurazione delle proprietà reologiche di un materiale sotto stimoli leggeri e può rivelare le proprietà di commutazione fotorheologica dei materiali. Il Photo-DSC è una tecnica per studiare le informazioni termodinamiche dei materiali al buio e sotto l'irradiazione leggera. Infine, XRD permette di studiare le strutture microscopiche dei materiali. L'obiettivo di questo articolo è quello di presentare chiaramente come preparare e misurare le proprietà discusse di un materiale fotorheologico.
Introduzione
I materiali meccanici intelligenti con la capacità di cambiare le loro proprietà viscoelastiche in risposta alla variazione ambientale hanno suscitato un enorme interesse tra i ricercatori. La commutabilità è considerata il fattore materiale più importante, che offre robustezza di risposta meccanica ripetitiva negli organismi viventi. Ad oggi, i materiali switchable artificiali con funzioni versatili sono stati progettati utilizzando la materia mollia (cioè idrogel fotoresriusciti1,2,3, polimeri4,5,
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
1. Preparazione delle superfici strofinate per l'allineamento planare delle molecole LC
- Preparare substrati di vetro puliti.
- Substrati di vetro tagliati utilizzando una taglierina di vetro a base di diamanti (Table of Materials) in piccoli pezzi quadrati con dimensioni medie di 1 cm x 1 cm. Lavarli per sonicazione a 38 kHz o 42 kHz in un detersivo alcalino ( Tabella deimateriali, diluito in acqua in un detergente:rapporto volume acqua di 1:3) e risciacquare con acqua distillata ripetutamente (tipicamente, più di 10 volte con 5 min di sonicazione per ogni risciacquo).
- Sottoporre i substrati all'ozono ultrav....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
Immagini POM, dati fotorheometrici, dati foto-DSC e profili di intensità XRD sono stati raccolti nel buio durante la variazione della temperatura e mentre brillano la luce UV. La figura 1a,b rappresenta la struttura di CB6OABOBu, con la sua sequenza di fase e le possibili conformazioni ottimizzate dal campo di forza MM2 nel programma di modellazione (ad esempio, ChemBio3D).
Quando CB6OABOBu è in stato trans, compaiono due stati conformazionali pla.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
Come rivelato nella Figura 1, CB6OABOBu è un materiale foto-reattivo con sequenze di fase I, N, TB e Cry al momento del raffreddamento. Poiché l'ordinazione locale di queste fasi differisce in modo significativo, la commutazione foto-guidata delle proprietà reologiche dovrebbe mostrare un buon contrasto viscoso. Per indagare quantitativamente questo, sono state eseguite misurazioni foto-reologia.
In primo luogo, consideriamo i dati reologici misurati al buio
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dal progetto di ricerca bilaterale HAS-JSPS. Viene riconosciuto il sostegno finanziario delle sovvenzioni NKFIH PD 121019 e FK 125134.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 21-401-10 | AS ONE | Microspatula | |
| AL1254 | JSR | Agente di allineamento planare per cristalli liquidi | |
| BX53P | Microscopio polarizzatore Olympus | con unità di trasmissione/epi-illuminazione | |
| Strumenti Discovery DSC 25P | TI | Attrezzatura Photo-DSC | |
| Tagliavetro PRO-1A | Sankyo | A tagliavetro a base di diamante | |
| HS82 | Mettler Toledo | stadio caldo | |
| MCR502 | Anton Paar | Un reometro commerciale | |
| MRJ-100S | EHC | Macchina per sfregamento | |
| Adesivo ottico Norland 65, 81 | Norland Products | Aderenze fotoreattive | |
| OmniCure S2000 | Excelitas Technologies | Una lampada commerciale ad arco corto a vapori di mercurio ad alta pressione. Massimo 70 mW/cm^2. | |
| PILATUS 6M | Dectris | Rivelatore ibrido per il conteggio dei fotoni per la protezione della diffrazione dei raggi X | |
| Technovision | Detergente all'ozono ultravioletto (UV-O3) |
Riferimenti
- 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.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
