東京工業(yè)大學(xué)久保祥一（Shoichi Kubo）、宍戶淳（Atsushi Shishido）團(tuán)隊(duì)（合作單位：東京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新研究院、材料化學(xué)技術(shù)學(xué)院等）在《Molecules》（2023 年第 28 卷第 7849 期)發(fā)表研究，聚焦含氰基封端苯甲酸苯酯基團(tuán)的側(cè)鏈液晶嵌段共聚物合成與表征，為微制造模板、導(dǎo)電膜等功能納米材料的取向調(diào)控提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

摘要（Abstract）

嵌段共聚物因可通過微相分離自發(fā)形成周期性納米結(jié)構(gòu)，在多個(gè)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，但微相分離結(jié)構(gòu)的隨機(jī)取向限制其功能化。本研究通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP），合成出分子量分布窄、含氰基封端苯甲酸苯酯基團(tuán)的液晶二嵌段共聚物（PEO-b-PM6BACP）。小角 X 射線散射（SAXS）測(cè)試表明，該共聚物呈現(xiàn)近晶相液晶行為，且通過微相分離形成晶格周期約 18 nm 的圓柱結(jié)構(gòu)；偏光光學(xué)顯微鏡（POM）與偏振紫外 - 可見吸收光譜證實(shí)，液晶基元沿取向處理方向呈單軸取向，為有序納米結(jié)構(gòu)制備奠定基礎(chǔ)。

1. EHC MRG-100材料摩擦配向試驗(yàn)機(jī) —— 取向?qū)又苽湓O(shè)備

取向?qū)庸袒?，使?EHC MRG-100材料摩擦配向試驗(yàn)機(jī)對(duì)薄膜進(jìn)行機(jī)械摩擦處理；隨后將聚合物溶液旋涂于取向?qū)颖砻妫?jīng)退火后，液晶基元沿摩擦方向?qū)崿F(xiàn)單軸取向。

研究?jī)r(jià)值：該儀器保障了液晶基元的有序排列，是實(shí)現(xiàn)微相分離結(jié)構(gòu)長(zhǎng)程規(guī)整性的關(guān)鍵，可推廣至功能薄膜的規(guī)模化制備。

 （EHC MRG-100材料摩擦配向試驗(yàn)機(jī)）

2. Olympus（BX50）偏光光學(xué)顯微鏡 —— 液晶性能表征設(shè)備

采用 Olympus（BX50）偏光光學(xué)顯微鏡（配備 Mettler-Tredo HS82 熱臺(tái)）觀察聚合物液晶相：112℃以下可見清晰光學(xué)織構(gòu)，112℃以上呈暗場(chǎng)，證實(shí)近晶相 - 各向同性相轉(zhuǎn)變。

結(jié)論：

在本研究中，我們通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP），合成出含氰基封端苯甲酸苯酯基團(tuán)的單分散液晶二嵌段共聚物（PEO-b-PM6BACP）。液晶性能評(píng)估表明，PEO-b-PM6BACP 呈現(xiàn) 近晶相液晶行為；其中，分子量分布窄的 PEO-b-PM6BACP 通過微相分離，形成了 晶格周期為 18 nm 的六方圓柱結(jié)構(gòu)。

我們制備聚合物薄膜并分析其分子取向，發(fā)現(xiàn)：PM6BACP 均聚物與 PEO-b-PM6BACP 嵌段共聚物中的液晶基元，均沿摩擦方向呈現(xiàn)單軸取向。

小角 X 射線散射（SAXS）分析揭示的清晰微相分離，結(jié)合偏光光學(xué)顯微鏡（POM）與偏振紫外 - 可見光譜證實(shí)的分子取向行為，共同表明：含氰基封端苯甲酸苯酯基團(tuán)的液晶嵌段共聚物，具備構(gòu)建高度有序納米結(jié)構(gòu)的潛力。