北大杨槐教授/江西师大兰若尘特聘教授团队《Mater. Horiz.》综述：湿度响应液晶材料

环境湿度能够在大气环境中自发变化，自然界动植物通常通过感知外界环境湿度的变化进行生理活动。受自然界普遍存在的湿度响应行为的启发，利用环境湿度驱动刺激响应性材料的响应行为是目前智能软材料研究领域的重点。环境湿度作为刺激源具有无毒害、绿色环保、易获取、可大规模无接触操控等众多优势。液晶材料是一种具有分子长程有序的自组装软材料，由于分子间协同作用，液晶材料能够在各种环境刺激下发生形状的显著可逆变化，是目前最具有潜力的智能软材料之一。近年来，设计并制备可通过环境湿度控制的液晶智能软材料已经吸引了众多研究者的关注，湿度响应液晶材料在自适应软体驱动器、可视化检测、智能传感等领域展现出巨大的潜力。

基于上述背景，北大杨槐教授团队总结了近年来湿度响应液晶材料的研究进展。首先，对材料湿度响应机理进行了分类和详细阐述，并归纳了湿度响应液晶材料的制备方法。最后，对湿度响应液晶材料的潜在应用进行了详细介绍。

自然界生物对湿度的响应机制在于植物细胞或微结构在水分子浸润下膨胀，在低湿度下，水分蒸发后，又能恢复至初始状态。受自然界生物启发，人造的湿度响应材料主要通过材料与水的相互作用（静电相互作用、氢键、吸湿性等），使材料在不同湿度下发生局部的体积膨胀或收缩，从而造成材料宏观形状、颜色、表面微结构等的变化，如图1所示。

湿度响应液晶材料的构建策略对材料响应行为和功能具有至关重要的影响。制备策略主要可以分为构建梯度结构、构建互穿网络结构和复合多层结构。如图2所示，通过调控液晶分子取向、创建梯度多功能结构能够实现具有复杂响应行为的湿度响应液晶材料。

湿度响应在机理与材料刺激方式与通常的光热刺激具有显著差异和不干扰特性，能够与液晶材料的其他响应功能简易复合，制备多功能液晶智能材料。利用这一优势，湿度响应液晶材料在多功能电路控制、协同多响应人造仿生材料等方面具有巨大的实际应用潜力（图3）。

这一工作在线发表在国际顶尖材料学期刊《Materials Horizons》，江西师大兰若尘为该工作的第一作者和共同通讯作者，北京大学杨槐教授为该工作的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金资助。

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00392b

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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