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工学院杨槐团队Advanced Materials发文:红外光驱动的液晶聚合物振动器

2020-02-22

静态光照下的持续振动行为是一种理想的机械能输出方式,目前液晶聚合物材料的振动行为只能通过偏振光或者紫外光驱动,红外光具有能量密度低和生物相容性较好的优点。但目前没有能够通过红外光驱动液晶聚合物振动行为的报道。

近日,北京大学工学院杨槐教授团队通过在液晶聚合物表面选择性涂敷聚多巴胺(PDA),利用聚多巴胺的红外光热效应以及巧妙设计的聚合物薄膜自遮挡效应,实现了液晶聚合物薄膜在红外光下的持续振动。考虑到红外光是太阳光的主要成分,该原理被进一步应用,成功制备了由聚焦太阳光驱动的发电装置。 


夺金彩票开户 图1 a 液晶聚合物自遮挡作用产生振动行为示意;b PDA涂层的可重构性示意

聚多巴胺作为涂层具有粘附性好和易涂敷擦除的优点,目前被广泛应用于光热涂层和抗菌表面改性等。本成果将PDA选择性的涂敷在液晶聚合物表面,使液晶聚合物薄膜具有不同的局域热效应。通过在特定方向照入红外光,PDA涂敷区域由于未涂敷区域的自遮挡作用,不断在曝光与非曝光之间切换,使得涂敷区域出现反复的弯曲与平整形变,最终使液晶聚合物产生持续的振动行为。 


图2 a PDA涂层的光热效应;b 局部涂敷PDA的液晶聚合物薄膜实物图;c 液晶聚合物振动过程的实物图;d e f 液晶聚合物振动的稳定性和光强对振动行为的影响

夺金彩票开户在进一步的研究中,团队发现液晶聚合物的振动频率和幅度能够通过入射光强度和PDA的涂敷厚度控制。由于PDA的可重复擦除和涂敷特性,团队实现了液晶聚合物振动行为的重复编程,利用同一块液晶聚合物薄膜实现了不同形式的振动。 


夺金彩票开户 图3 a b 不同PDA涂敷厚度的液晶聚合物振动行为与光强之间的关系;c-f 液晶聚合物振动行为的可重构性

夺金彩票开户考虑到红外光是太阳光重要的组成部分,团队成功实现了用聚焦太阳光驱动的振动行为。鉴于这种新型液晶振动器的稳定的振动行为,该成果中通过液晶振动器驱动太阳能发电器件,实现了在太阳光驱动下,发电装置的电能输出。该成果有望为新型液晶功能材料和器件的制备提供新思路。 


夺金彩票开户 图4 a 液晶聚合物振动行为驱动的太阳能发电器件示意;b c 太阳能发电器件实物图和电压输出

这一成果近期发表在Advanced Materials上,北京大学工学院博士研究生兰若尘为论文第一作者,杨槐教授为此工作的通讯作者。原文链接:

 
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