纳米受限条件下含偶氮苯液晶聚合物的光机械行为研究

摘要

偶氮苯聚合物目前已引起科学界的广泛兴趣，利用偶氮苯独特的可逆光致异构化性能，在宏观上将光能转化为动能已经取得一些成果。但越来越清楚的认识到，偶氮苯分子取向对偶氮苯光机械效应有着极其重要的影响。本课题利用纳米压印技术的特点制备含有偶氮苯的交联聚合物纳米结构，同时充分利用纳米压印提供的物理空间限制，研究了偶氮苯液晶聚合物在纳米尺度下偶氮苯分子取向。并且利用图案化的偶氮苯液晶聚合物在纳米尺度下研究其光机械效应。本课题为设计开发新型开关表面提供了新的研究思路，具有重要的现实意义。本论文工作主要分为以下四部分：
　　1．交联偶氮苯液晶聚合物的合成与表征。通过可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT），我们成功合成了可交联的偶氮苯液晶聚合物，并且通过差示扫描量热法（DSC），偏光显微镜（POM）,广角X射线衍射（WXRD），对其相态结构进行了分析。在交联剂二亚乙基三胺的作用下，使可交联偶氮苯聚合物发生交联反应获得轻度交联的偶氮苯液晶聚合物。
　　2．交联偶氮苯液晶聚合物纳米结构的制备和分子取向分析。利用硅模版，通过纳米压印手段，我们制备出交联偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵。通过POM和选区电子衍射（SAED）分析了纳米线中偶氮苯液晶基元取向，并且利用偏振紫外可见光谱仪确定了液晶基元的取向度。
　　3．偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵的光致形变。在特定波长的紫外和可见光照射下，我们通过原子力显微镜观察了交联偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵的形变。通过对不同周期纳米线的形变研究，我们讨论了取向度对形变的影响。
　　4．偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵的光致形变机理分析与讨论。
　　5．纳米结构的稳定性。在加热或者光照下，我们利用原子力显微镜对偶氮苯聚合物纳米结构的链段松弛行为进行了研究。

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第一章 前 言

1.1 偶氮苯分子的光学性质

1.2 含偶氮苯聚合物的应用

1.3 含偶氮苯聚合物的纳米结构化

1.4 论文的选题与切入点

第二章 含偶氮苯聚合物的分子设计与制备

2.1 可交联偶氮苯液晶聚合物的合成

2.2 可交联偶氮苯聚合物的液晶性

2.3 可交联偶氮苯液晶聚合物的光致顺反异构

2.4 交联偶氮苯液晶聚合物的制备

2.4 本章小结

第三章 含偶氮苯液晶聚合物的纳米结构的制备

3.1 含偶氮苯液晶聚合物纳米结构的制备

3.2 分子取向分析

3.3 本章小结

第四章 含偶氮苯液晶聚合物纳米结构的光机械效应

4.1 含有偶氮苯液晶聚合物纳米结构的光致形变

4.2 形变机理

4.2 本章小结

第五章 含偶氮苯液晶聚合物纳米结构的稳定性

5.1 偶氮苯聚合物纳米结构的热链段松弛

5.2 玻璃化温度以下光引发的链段松弛

5.3本章小结

第六章 全文总结

6.1 结论

6.2 课题的创新点

6.3 问题与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表或录用的论文

致谢