液体剪切微印刷术智造胶体超液晶——浙江大学高超团队首次实现液体自由微雕刻
时间:19/09/17

水作为常见的液体,其分子处于快速运动之中。“抽刀断水水更流”、“逝者如斯夫,不舍昼夜”、“人不能两次踏进同一条河流”等古语哲言都形象地描述了液体的流动性。由于液体里的分子自由运动较快、松弛时间很短,要在液体里实现无需外场稳定的自由印刷或雕刻,构建一定的图案,是极难的。近日,浙江大学高分子系高超教授、许震研究员团队在氧化石墨烯水溶液液晶里实现了精密印刷,制备出稳定的立体图案。尽管溶液的含水量在99.5%以上,图案可以像固态晶体和超材料一样具有稳定的长周期有序性,作者将其定义为超液晶或液体超晶体 (Liquid Metacrystal)。


液晶兼具液体的流动性和固体的部分有序性,是一类介于固体与液体之间的中间相。液晶材料广泛存在于各种天然材料与人造材料中,在显示屏、传感器、智能弹性材料等领域都有着广泛的应用,而对于液晶材料而言,调控其内部的取向有序结构是研究液晶理论和调节液晶材料性能的关键。但是,人为引入的取向有序结构会在液晶中引起很大的弹性畸变,从而使这些结构在能量上很不稳定,必须依靠外加的刺激,如电场、磁场、基底的表面锚定效应等来维持,想要得到在自由状态下稳定存在的取向有序结构还没有有效的方法。氧化石墨烯作为一种典型的二维材料,在良溶剂中达到一定的浓度以后,会自发形成向列相液晶。液晶相的存在为氧化石墨烯组装成宏观材料带来极大的便利,而调控氧化石墨烯液晶中石墨烯片的取向则对石墨烯组装体的性能有着很大的影响。现有的调控方法一般是采用高强度的电场、磁场或激光来实现的,但是这些方法能耗高、精度差、效率低,而且这些取向结构的稳定性也依赖于外场来维持,这些都极大地限制了石墨烯液晶材料的应用。