Theory of photo-mechanical properties of azobenzene polymers: light-induced deformation dynamics

偶氮苯聚合物的光机械性能理论:光致变形动力学

基本信息

项目摘要

Azobenzene polymers (azo-polymers) have been extensively explored in the last decade as photo-deformable smart materials which are able to transform light energy into mechanical stress. Presently, there is a great need for quantitative prediction of the dynamic response of these materials based on their microscopic structure. The aim of this project is to develop a theory of the light-induced deformation dynamics for two widely used classes of azo-polymers: glassy polymers and highly elastic networks (elastomers). The influence of different effects on the dynamics of light-induced deformation will be taken into account: (i) photoisomerisation kinetics which results in the optical anisotropy and light-induced mechanical stress, (ii) collective motions of azo-chromophores embedded into a polymer matrix, and (iii) intermolecular interactions such as short-scale interactions in glassy polymers and long-scale orientational interactions in liquid crystalline azo-polymers. The time dependences of the light-induced deformation will be calculated as a function of the light intensity, the degree of polymerization of the azo-molecules, the degree of cross-linking, orientation distribution of chromophores inside azo-molecules, strengths of intermolecular interactions, physical characteristics of azo-chromophores such as their dimensions and absorption coefficient, etc. Structure-property relationships established during the project are of great importance for targeted development of azo-polymers to be used in light-controllable high-speed devices for various nano- and microscale applications.
偶氮苯聚合物(偶氮聚合物)作为光可变形智能材料在过去十年中得到了广泛的研究,能够将光能转化为机械应力。目前,非常需要根据这些材料的微观结构对其动态响应进行定量预测。该项目的目的是为两类广泛使用的偶氮聚合物开发光致变形动力学理论:玻璃状聚合物和高弹性网络(弹性体)。将考虑不同效应对光致变形动力学的影响:(i)导致光学各向异性和光致机械应力的光异构化动力学,(ii)嵌入聚合物基质中的偶氮发色团的集体运动,以及(iii)分子间相互作用,例如玻璃状聚合物中的短尺度相互作用和长尺度相互作用 液晶偶氮聚合物中的取向相互作用。光诱导变形的时间依赖性将被计算为光强度、偶氮分子的聚合度、交联度、偶氮分子内发色团的取向分布、分子间相互作用的强度、偶氮发色团的物理特性(例如它们的尺寸和吸收系数等)的函数。建立结构-性能关系 该项目期间的研究对于有针对性地开发用于各种纳米和微米级应用的光控高速器件的偶氮聚合物非常重要。

项目成果

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Theory of light-induced deformation of azobenzene elastomers: effects of the liquid-crystalline interactions and biaxiality.
偶氮苯弹性体光致变形理论:液晶相互作用和双轴性的影响
Structuring of photosensitive material below diffraction limit using far field irradiation
  • DOI:
    10.1007/s00339-013-7945-3
  • 发表时间:
    2013-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    N. S. Yadavalli;M. Saphiannikova;N. Lomadze;L. Goldenberg;S. Santer
  • 通讯作者:
    N. S. Yadavalli;M. Saphiannikova;N. Lomadze;L. Goldenberg;S. Santer
Photoisomerization Kinetics and Mechanical Stress in Azobenzene-Containing Materials.
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.7b00173
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    V. Toshchevikov;J. Ilnytskyi;M. Saphiannikova
  • 通讯作者:
    V. Toshchevikov;J. Ilnytskyi;M. Saphiannikova
Optical deformations of azobenzene polymers: Orientation approach vs. photofluidization concept
Nanoscopic actuators in light-induced deformation of glassy azo-polymers
玻璃态偶氮聚合物光致变形中的纳米致动器
  • DOI:
    10.1117/12.2031775
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Saphiannikova;Toshchevikov;Ilnytskyi
  • 通讯作者:
    Ilnytskyi
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