Chiral Cellulose Nanocrystals with Intercalated Amorphous Polysaccharides for Controlled Iridescence and Enhanced Mechanics

链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202003597

通讯作者：Vladimir V. T sukruk

单位：亚特兰大理工学院

通过添加具有相似化学组成的纳米纤维木材衍生聚合物，纤维素纳米晶体手性复合材料的机械性能增强和结构颜色可调的独特情况出现。当添加无定形多糖(普鲁兰多糖、葡聚糖和木聚糖)时，它们通过纳米晶体内和向列单层之间的间隙体积无缝地嵌入原始螺旋组织。多糖填充填充的纳米晶体之间的可用自由体积，直到达到40w%的含量，而没有发生相分离。由于纳米晶体间的嵌入，这些天然多糖-纤维素复合材料的韧性和模量增加了近两倍。除了改进的机制之外，保留的彩虹色显示出从蓝色到近红外区域的戏剧性红移，扩展了初始间距长度，而不干扰长程手性排序。在这里提出的机理模型中，单个主链首先在紧密堆积的纳米晶体之间的间隙体积中形成插层形态。此后，多糖在纳米晶体单层之间形成单层，并最终形成双层，从而逐渐“展开”初始手性组织。由此产生的CNC多糖膜保持了其鲜艳的彩虹色和宽阔的颜色外观，是第一批完全基于生物的复合材料，通过改进的机械性能保持了彩虹色。

Dynamically Controlled Iridescence of Cholesteric Cellulose

Nanocrystal Suspensions Using Electric Fields

链接：https://doi.org/10.1002/adma.201606208

通讯作者：Bruno Frka-Petesic

单位：剑桥大学

非极性溶剂中的纤维素纳米晶体悬浮液可以用电场来操纵，并以惊人的效率将其自组装精细地定制成虹彩手性向列相。首先，在低电场下控制胆甾相的取向，在中间电场下调节彩虹色，在高电场下形成纯向列相。其次，量化了胆甾相发生退绕的临界电场，由此估算了胆甾相的K22扭转能量密度。还介绍了电场退火处理的效果，使用快场或慢场环路在零场中产生高度定向或均匀取向的胆甾相。测试结果表明，当电场在低频(f < 0.1赫兹)变化时，时间调制电场能够实现动态颜色变化，而更快和更大的电场调制产生可切换的稳态结构白色散射样品。此处描述的胶体液晶的简单有效的电场操作提供了对结构和相关性质的增强控制，并作为多用途平台添加到自组装工具箱中。最近，对浸入胆甾醇型液晶中的胶体粒子的排列的电控制显示出强滞后行为，使得节能液晶显示器所需的双稳态成为可能。对于这个例子，这一系列工作为响应和可调系统的应用以及有序纳米复合材料的设计铺平了道路。