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液晶分子膜层形成超分子水凝胶


液晶分子膜层形成超分子水凝胶

具有有序结构的含水软物质因为其含有大量水分与人体结构相似而备受关注。制备大尺度的有规则结构的水凝胶是一个挑战。比方说在水凝胶中引入有序的大层间距(200-300nm)的双分子膜结构可以制备出具有结构色的水凝胶。人体的细胞膜也是含有双分子膜的结构。生物学家很早就发现了这些活细胞具有液晶的特性。因此,设计合成双分子液晶膜的水凝胶是一个很重要的研究方向,不仅可以研究其在生物材料方面的应用,还可以拓展新的应用领域。

液晶分子膜层形成超分子水凝胶日本国立产业技术综合研究所的研究员通过一种液晶小分子的自组装形成非常小间距(30-40nm)的双分子膜层结构。这些双分子液晶膜以物理交联的形式与层间的线性高分子链以氢键作用形成了稳定的超分子水凝胶。核磁共振波谱发现由于氢键的生成使质子周围的电子云密度降低,吸收峰移向低场。扫描电子显微镜及小角X射线衍射证明了大量双分子层状结构的生成。并且发现液晶双分子膜的存在可以加速在其层间以氢键作用有序排列的小分子单体的自发热聚合。这些水凝胶在不同的温度下呈现不同的机械性能及透明度的变化。这些材料有望作为新型智能的生物以及光调节材料。相关文章发表在Macromolecular Rapid Communications (DOI:10.1002/marc.201600762)上。


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