【强担当 创业绩】天津科技大学在功能印刷材料领域研究取得新进展

近日，天津科技大学轻工科学与工程学院功能印刷材料团队教师高萌及其合作者，针对功能印刷材料-基于侧链相转变的硬度可变聚合物领域所面临的问题和挑战进行了研究，相关论文以题为“Stiffness Variable Polymers Comprising Phase-Changing Side-Chains: Material Syntheses and Application Exploration”发表在材料领域顶级期刊《Advanced Materials》(DOI: doi.org/10.1002/adma.202109798)，该论文第一作者为我校教师高萌，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的学者参与了上述研究工作。《Advanced Materials》是Wiley出版集团旗下的顶级期刊，是材料科学领域最具影响力的期刊之一。

图1. 基于侧链相转变的硬度可变聚合物的机理、特征和应用。

硬度可变聚合物具有软硬双稳态的特征，可作为功能印刷材料用于自动控制、人机界面等领域。基于侧链相转变的硬度可变聚合物（S-SVP）具有可高度结晶的长烷基接枝链，这一独特的结构保证了该类材料具有高模量变化（~102 MPa - ~102 kPa）、窄相变温度等特点。近年来，S-SVP在形状记忆、界面控制、介电驱动、光学调控等领域展现出广阔的应用前景。

图2.S-SVP在双稳态介电弹性体中的应用。a)基于十八烷基丙烯酸酯的介电弹性体的双稳态驱动；b)介电弹性体在盲文驱动中的应用;c)基于磁性光子晶体/S-SVP的可擦拭书写纸;d) 基于双层结构的弯折驱动器。

相比于主链相转变的硬度可变材料，S-SVP悬挂的侧链接枝结构在结晶过程运动阻力小、运动链长一致，保证其在窄相转温度下聚合物从硬态到超柔态的可逆转变（图1）。本文全面研究了S-SVP的分子特征、转变机理、性能调控和材料合成，总结了其在形状记忆材料、介电弹性体（图2）、可逆粘附膜、智能窗户（图3）等领域的应用。此外，提出了硬度可变聚合物领域研究中所存在的挑战及解决策略，为其在功能印刷材料中的发展提供了新思路。

图3. S-SVP在光学调控中的应用。a) 基于S-SVP散射调控的透明度控制原理；b) 聚十八烷基丙烯酸酯/聚乙二醇用于调控太阳辐射；c)基于聚十六烷基丙烯酸酯/聚丙烯酸羟乙酯的宽波光学调节器；d)交联度调控的热信号即时防伪。