聚合物刷“伸伸懒腰”产生颜色连续可调的结构色

结构色颜料具有持久绚丽的色彩、金属光泽和智能响应性等特征，安全性高、环境友好且易规模化制备的结构色颜料有望替代传统颜料或染料，为减少环境污染、实现可持续发展提供了一种重要的先进材料。自组装是一种低成本制备结构色材料的高效方法，为获得不同颜色传统方法主要依赖于改变组装基元尺寸，这需要进行繁琐耗时的化学合成，且颜色难以连续精准调节，这在很大程度上阻碍了此类材料的规模化应用。

近日，天津大学的宋东坡（点击查看介绍）课题组提出了一种通过调控聚合物链构象调节结构色的全新理念，只需单一原料即可制备出颜色连续可调的光子颜料，制备过程简便、快捷、易于规模化生产。

该课题组设计了一种两亲性嵌段聚合物刷，在其中亲水嵌段接枝了具有氧化响应性的二茂铁基团，在双氧水的氧化下能转变为离子基团，从而实现了其由疏水向亲水特性的转变。将上述聚合物溶于甲苯中制成透明溶液，随后制成水包油W/O乳液滴。起初，油滴悬浮在一定浓度的双氧水溶液中，随着有机溶剂挥发，越来越多的嵌段共聚物吸附到油水界面。当油滴中嵌段共聚物浓度达到一定值时，会发生有序相翻转，即水滴会自发进入油滴中，形成稳定且高度有序的W/O/W双重乳液，当甲苯挥干时即可获得漂亮的结构色颗粒，具有类反蛋白石的多孔结构。在上述结构形成过程中，二茂铁基团会被内水滴中双氧水氧化，促使界面上亲水性嵌段水合能力增加，主链构象更加伸展，形成尺寸更大的内水滴，对应于微粒中更大的孔径。利用此原理，通过控制氧化程度来控制亲水段的伸展程度，即可获得一系列孔径大小连续可调的产物，从而展现出多彩的结构色。

基于调控聚合物链构象调节结构色的原理，研究人员简单的通过改变双氧水与二茂铁的反应当量，即可获得一系列高色彩饱和度、全谱系的结构色颜料。本研究的价值就在于：利用单一原料即可制备颜色连续精确可调的产品，为规模化生产光子颜料提供了一种高效原理与方法。

文章的第一作者是天津大学的博士生李玉莲。作者感谢国家自然基金项目（No. 51873098）对本工作的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Oxidation Control of Bottlebrush Molecular Conformation for Producing Libraries of Photonic Structures

Yu-Lian Li, Xi Chen, Hong-Kun Geng, Yun Dong, Bin Wang, Zhe Ma, Li Pan, Gui-Qiu Ma, Dong-Po Song, Yue-Sheng Li

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011702

导师介绍

宋东坡

https://www.x-mol.com/university/faculty/64246