Inducing Motions of Polymers in Liquid Nitrogen with Light

材料科学 聚合物 氮气 高分子科学 纳米技术 液氮 化学工程 有机化学 复合材料 工程类 化学
作者
Toru Ube,Ikumi Suka,Shunya Ogikubo,Gaku Hashimoto,Masayuki Suda,Hiroshi Yamamoto,Tomiki Ikeda
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (47) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adma.202306402
摘要

Polymer materials that show macroscopic deformation in response to external stimuli are feasible for novel soft actuators including microactuators. Incorporation of photochromic moieties, such as azobenzenes, into polymer networks enables macroscopic deformation under irradiation with light through photoisomerization. Under cryogenic conditions, however, it has been difficult to induce macroscopic deformation as polymers lose their soft nature due to the severe restrictions of molecular motions. Here, activation of molecular motions and macroscopic deformation in liquid nitrogen only with light for polymers containing photochromic moieties is reported. Photoinduced bending of polymer networks with normal azobenzenes in liquid nitrogen is enabled by preliminary UV irradiation at room temperature to produce cis-isomers. To realize photoinduced deformation directly in liquid nitrogen, polymer networks are functionalized with bridged azobenzenes, which exist as cis-isomers in thermodynamic equilibrium. The films with bridged azobenzenes exhibit reversible photoisomerization and bending upon irradiation with light in liquid nitrogen without the need of preliminary irradiation, implying that the change in conformation of polymer chains can be isothermally induced even under cryogenic conditions. Achievement of flexible motions under cryogenic conditions through isothermal processes will greatly expand the operating temperature range of soft actuators.
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