具有多重形状记忆功能和聚集诱导发光效应的侧链液晶聚合物

With the rapid development of intelligent devices, the demand for integrated multifunctional materials is more and more imperative. In particular, the liquid crystalline polymers with both luminescent property and shape memory effect have a wide application prospect in the fields of flexible electronics, liquid-crystal displays and organic sensors, but their development is still facing huge challenges. How to improve the luminous efficiency, to endow the material with multi-shape memory effect, and to realize the flexible regulation of emission colors, are the three key problems for the research of this kind of polymers. In this proposal, we intend to introduce the aggregation-induced emission (AIE) group and traditional perylene diimide molecule into polymer system as liquid crystalline mesogens, to synthesize the homopolymers and random copolymers containing polynorbornene main chain. Then, adjust the phase behavior and aggregated structure of the materials by the special self-assembly ability of side-chain liquid crystalline polymers, to endow the polymers with AIE property, multi-shape memory effect and multicolor tunable emission. Based on these results, we will elucidate the relationship between the aggregated structure and property of the materials, and prepare a new class of liquid crystalline polymers with high luminous efficiency, multi-shape memory effect and multicolor tunable emission. This research will pave the way of design and preparation of new functional polymers with new ideas and experimental basis, which has important scientific significance and application value.

随着智能器件的迅猛发展，人们对集成化多功能材料的需求日益迫切。其中，兼具发光性能和形状记忆效应的液晶聚合物在柔性电子、液晶显示、有机传感器等领域具有广阔的应用前景，但其发展依然面临巨大挑战。如何提高材料的发光效率、赋予其多重形状记忆功能、实现其发光颜色的灵活调控是该类聚合物研究所面临的三个关键科学问题。本项目拟将聚集诱导发光（AIE）分子和传统苝酰亚胺分子作为侧链液晶基元引入聚合物体系，合成具有聚降冰片烯主链的均聚物和无规共聚物，利用侧链液晶聚合物特殊的自组装能力调控材料的相行为和聚集态结构，在赋予聚合物AIE性质的同时，实现其多重形状记忆效应和发光颜色的灵活调控。在此基础上，阐明材料聚集态结构与性能的内在联系，最终制备兼具高发光效率和多重形状记忆效应、且发光颜色可调的液晶聚合物。本项目将为新型功能高分子材料的设计与制备提供新的思路和实验依据，具有重要的科学意义和应用价值。

随着智能器件的迅猛发展，人们对集成化多功能材料的需求日益迫切。其中，兼具发光性能和形状记忆效应的液晶聚合物在柔性电子、液晶显示、有机传感器等领域具有广阔的应用前景。如何提高材料的发光效率、赋予其多重形状记忆功能、实现其发光颜色的灵活调控是该类聚合物研究的重要科学问题。基于以上研究背景，本项目的主要研究内容及结果如下。.（1）合成了一系列具有可调控超分子结构的苝酰亚胺（PDI）衍生物。通过柔性间隔基将PDI引入聚降冰片烯体系，制备了一系列侧链型液晶聚合物。实验结果表明，随着取代基的增大，聚合物从层状液晶结构转变为柱状液晶结构，且发光效率也随之升高。同时，将PDI分子引入聚氨酯体系，制备了具有形状记忆效应的液晶弹性体，可通过改变聚合物化学结构实现了对弹性体发光效率的灵活调控，在液晶显示滤光片领域具有潜在应用价值。.（2）合成了含扇形尾链的氰基苯乙烯分子CN-DBE以及含CN-DBE侧链的聚降冰片烯类聚合物。实验结果表明：小分子及聚合物均具有聚集诱导发光性质，聚合物形成了层状液晶结构。在此基础上，制备了基于氢键相互作用的超分子液晶聚合物P4VP(CN-DBE)x，实验结果表明，CN-DBE络合比例较低时，聚合物形成层状液晶结构；当CN-DBE络合比例较高时，则形成柱状液晶结构。柱状液晶聚合物表现出更好的光热和热电效应，在紫外光照射下，柱状液晶聚合物的温度可在10秒内升高至130°C，并产生25mA的电流，拓宽了氰基苯乙烯聚合物的应用范围。.（3）合成了含扇形尾链的四苯基乙烯分子TPE-C12，并通过开环易位聚合反应制备了侧链液晶聚合物P-TPE-C12。实验结果表明小分子及聚合物均具有聚集诱导发光性质，聚合物具有良好的力学性质和形状记忆效应，可记忆300%的高应变且具有较高的形状固定率和形状回复率。在此基础上，进一步合成了含AIE侧基和PDI侧基的无规共聚物，结果表明可以通过改变共聚比例的方法对聚合物发光颜色进行灵活调控。.上述结果为新型功能高分子材料的设计与制备提供了新的思路和实验依据，具有重要的科学意义。