华南师大研发应变和湿度的水凝胶用于可穿戴光学传感

由于选择性反射和柔软的弹性特性的结合，主链胆甾型液晶聚合物是开发响应光子器件的有希望的候选者，但由于固有的缺乏介晶侧基。华南师范大学王耀教授/周国富教授/劳伦斯·德·哈恩(Laurens Theobald de Haan)教授团队展示了一种新策略，通过制备由胆甾型主链聚合物和吸湿性聚(两性电解质)组成的半互穿网络，获得双响应弹性胆甾型聚合物材料。该材料在遇水膨胀时会发生反射颜色的红移，而当施加应变时颜色会发生蓝移。

可以通过在不同温度下进行局部光聚合来制备彩色图案，从而产生具有高对比度的鲜艳响应图像。由于材料的弹性，它可以很容易地制成可穿戴设备，并展示了其作为多功能智能传感器用于汗液检测和运动检测的应用。结果表明，通过制备互穿网络可以为主链胆甾型聚合物添加新的响应性，这可以进一步扩展到开发各种多响应智能材料。相关论文以题为Wearable Optical Sensing of Strain and Humidity: A Patterned Dual-Responsive Semi-Interpenetrating Network of a Cholesteric Main-Chain Polymer and a Poly(ampholyte)发表在《Advanced Functional Materials》上。

图1A) 用于制备双层的化合物的化学结构，包括手性掺杂剂 1、二丙烯酸酯单体 2、正丁胺 3、光引发剂 4、不可聚合的介晶 5、丙烯酸 6 和甲基丙烯酸 2-(二甲氨基)乙酯 7。B) 混合物中使用的组合物和 SIPN-PDMS 双层制备过程的示意图。

图2 弹性双层膜的机械变色性能。A) 拉伸前后用 30 wt% 5CB 制造的双层的照片。B、C) 在拉伸和释放过程中双层膜的透射光谱。D) 拉伸前后双层的照片。双层用 50% 5CB 制备。