CNC液晶纺丝过程之手性结构颜色保留机制
批准号:
51473077
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
刘大刚
依托单位:
学科分类:
高分子材料与环境
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
Kunal Das、Sonakshi Maiti、Nana Prempeh、田东林、陈鹏、马忠实、李金雷、王硕、顾明月
中文摘要
仿制如孔雀羽毛般亮丽而不褪色、五彩缤纷的外衣一直是材料科学家的梦想。从可再生纤维素中提取的CNC可以组装成相似的结构颜色薄膜,这似乎为梦想开辟了一个突破口。尽管长达55年的研究,CNC液晶从悬浮液到彩色膜的固化机理至今仍然模糊,加之CNC高结晶性和固化液晶难保留等导致材料易脆且成纤性差,给CNC液晶纺丝带来了巨大的困难,造成CNC彩色液晶纤维研究开发的缺失。本项目结合本课题组之前CNC自组装液晶膜的研究基础,仿生蚕丝液晶纺丝的过程,改进纺丝方法,控制内外场作用下前驱液的液晶结构,纺制具有手性特征的彩色微纳米液晶纤维,由之利用模板法制备光子晶体纤维。经由监测液晶固化过程中的结构-颜色变化和玻璃转变,提出CNC纤维的手性结构颜色保留机制。通过本项目的基础理论研究,我们将进一步实现CNC彩色纤维在彩色织物、传感器、防伪隐身材料等方面的应用,建立起手性结构颜色纤维这一新材料的应用理论基础。
英文摘要
Material scientists hve a dream to frabricate a highlighted, never fading colorful dress like a beautiful feather of peacock. Recently, this kind of structure-color materials was made from cellulose nanocrystals extracted from natural resources.It seems that it will be a great breakthough to realize our dream. However, even 55 years'research was focused on CNC liquid crystal, it is still unclear that how to retain the cholesteric liquid crystal from suspension to the film. Till now no research work was focused on fabricating reflected visible iridesent fiber based on CNC perhaps because of the fragility and poor fabrillation of CNCs with high crystallinity. To solve above mentioned question, we biomimic the spinning process of natural silk based on our previous research based on CNC liquid crystal and spinning of natural polymers. In the spining process we will control the structure of liquid crystal suspension and solidified film or fiber, monitor or characterize the transition of strcuture and properties of CNC, put forward the glass transition mechanism during the solidification. And then we will improve the spinning technique to make it suitable for fibrillating CNC chiral structure-colorful bifers, furthermore we will prepare porous photonic crystal fiber using CNC as templates. All in all, in this project, we will set up the fabricating methods of CNC chiral optical fiber and establish the structure-color model of liquid crystal of CNC and try to develop the photonic fiber or liquid crystal fiber for wide application in the field of fabric, sensor, secret fiber and so on.
CNC 液晶从悬浮液到彩色膜的结构色和固化机理至今仍然模糊,加之CNC 高结晶性和固化液晶难保留等导致材料易脆且成纤性差,给 CNC 液晶纺丝带来了巨大的困难。本项目目前已经确立纤维素纳米晶胆甾相液晶的结构颜色机制,实现胆甾相液晶材料结构颜色的控制移动;并实现了CNC胆甾相液晶气体的可视传感。通过添加无机离子,有机多元醇以及纤维素衍生物和亲水高分子等方式实现对CNC的力学性能改善,建立了对柔性胆甾相液晶膜、纤维、涂料等材料的可控增塑和结构色调制。针对液晶纤维纺丝过程中液晶相转变和消失,建立了液晶在剪切力、电场力,离心力、静电作用下CNC的相变机制,为实现可控相转变下CNC胆甾相液晶纤维的制备和应用奠定理论基础。
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Lyotropic liquid crystal self-assembly of H2O2-hydrolyzed chitin nanocrystals
H2O2水解甲壳素纳米晶的溶致液晶自组装
DOI:
10.1016/j.carbpol.2018.04.098
发表时间:
2018
期刊:
Carbohydrate Polymers
影响因子:
11.2
作者:
[Liu Dagang, Chang Yu, Tian Donglin, Wu Wenqi, Lu Ang, Prempeh Nana, Tan Meijuan, Huang Yifeng]
通讯作者:
Huang Yifeng
Effects of the coagulation temperature on the properties of wet-spun poly(vinyl alcohol)-graphene oxide fibers
凝固温度对湿法纺聚乙烯醇-氧化石墨烯纤维性能的影响
DOI:
10.1002/app.45463
发表时间:
2017
期刊:
JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE
影响因子:
3
作者:
[Hu Chengming, Li Jinlei, Liu Dagang, Song Renjie, Gu Jiefan, Prempeh Nana, Li Huiyan]
通讯作者:
Li Huiyan
Structure-color mechanism of iridescent cellulose nanocrystal films
彩虹色纤维素纳米晶薄膜的结构-颜色机制
DOI:
10.1039/c4ra06268j
发表时间:
2014-01-01
期刊:
RSC ADVANCES
影响因子:
3.9
作者:
[Liu, Dagang, Wang, Shuo, Lin, Fengying]
通讯作者:
Lin, Fengying
Vapor sensing with color-tunable multilayered coatings of cellulose nanocrystals
具有颜色可调的纤维素纳米晶体多层涂层的蒸汽传感
DOI:
10.1016/j.carbpol.2017.06.059
发表时间:
2017
期刊:
CARBOHYDRATE POLYMERS
影响因子:
11.2
作者:
[Zhao Yu, Gao Guizhi, Liu Dagang, Tian Donglin, Zhu Yinyan, Chang Yu]
通讯作者:
Chang Yu
DOI:
10.1007/s10570-014-0492-z
发表时间:
2015-02
期刊:
Cellulose
影响因子:
5.7
作者:
[Donglin Tian;Sonakshi Maiti;Dagang Liu;Zhongshi Ma;Xiaodong Cao]
通讯作者:
Donglin Tian;Sonakshi Maiti;Dagang Liu;Zhongshi Ma;Xiaodong Cao
共 12 条
仿生自组装细胞壁的重金属累积效应和迁移机理
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批准号:21277073
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:刘大刚
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依托单位:
CO2刺激-响应下多糖纳米晶胆甾相液晶膜的结构颜色迁移
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批准号:51103073
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:刘大刚
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依托单位:
国内基金
海外基金