航空航天系徐凡课题组Angew:光取向调控水膜系统超灵敏起皱

发布时间:2022-07-02浏览次数:10


表面起皱是自然界和工程领域中广泛存在的现象。近年来,表面起皱由于在材料物性表征、微纳制造、智能系统和柔性器件构筑等方面具有独特的优势,引起了学者们浓厚的研究兴趣目前,表面起皱的研究主要集中在基于软固体基底的膜/基系统中,因而对微小的应力扰动不是很敏感


近期,复旦大学航空航天系徐凡课题组与天津大学鲁从华、李奇峰、清华大学曹艳平课题组开展多学科交叉研究,将“液体”基底带来的高灵敏性与偶氮苯基团具有的独特光响应性巧妙结合,构建了一种基于偶氮聚合物漂浮膜、偏振光触发、时空可控、超灵敏的动态起皱体系。相关成果以“Polarization-Dependent Ultrasensitive Dynamic Wrinkling on Floating Films Induced by Photo-Orientation of Azopolymer”为题作为Hot Paper发表于国际化学顶级期刊《Angew. Chem. Int. Ed.(2022, e202203715)



研究人员发现在450 nm偏振光照射下,偶氮聚合物漂浮膜系统表面发生了一系列超快的动态起皱形貌演变,并伴随着新颖的、偏振方向依赖的起皱取向的快速转换,即从初始平行于入射光偏振方向的起皱取向到最终垂直于偏振方向的起皱取向。结合实验与计算模拟,研究人员揭示了偶氮侧链和主链不同偏振依赖性的渐次光取向过程。基于该系统具有的偏振依赖的超灵敏动态起皱特性,研究人员通过简单调控入射光的偏振方向实现了表面原位动态旋转起皱,并展示了在动态衍射光栅以及光传播操控等方面的应用。利用简单的偏振光直写技术,实现了可编程、可控取向的起皱微斑图的设计构筑。进一步通过偏振光和非偏振光的灵活运用,实现了起皱斑图的按需写入与擦除,从而拓展了该高灵敏起皱系统在全光控可擦写表面形貌与信息等领域的应用。



该研究提出了一种光响应、超灵敏的动态起皱体系,揭示了偶氮聚合物侧链和主链的不同偏振依赖的渐次光取向过程,促进了人们对长期困惑的偶氮聚合物复杂光取向过程的深入理解,为拓展其先进应用打下了坚实基础。


论文第一作者是天津大学材料学院博士生刘恩平和复旦大学航空航天系博士生张晓亮。复旦大学航空航天系徐凡教授、天津大学材料学院鲁从华教授和清华大学工程力学系曹艳平教授是论文的通讯作者。研究得到国家自然科学基金委、上海市科委、上海市教委、上海市人保局和复旦大学等资助。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203715