酸催化动态聚合物的可逆按需激活以实现梯度驱动的重塑

《Journal of the American Chemical Society》：Reversible On-Demand Activation of Acid-Catalyzed Dynamic Polymers for Gradient-Driven Reshaping

光控可逆共价自适应网络通过可见光触发的merocyanine光酸化实现动态键交换与静态网络稳定性的可控切换，应力松弛实验证实光酸化状态影响显著机械性能差异。基于光酸化速率的多光子激光写作可生成微米级活性梯度分布，结合经验模型实现弯曲半径的精确调控，最终通过无模塑成型技术成功制备多样化微结构。

　　

共价自适应网络（Covalent Adaptive Networks, CANs）通过利用外部触发的键交换机制，实现了可回收性与机械稳定性的结合。然而，在动态网络状态与静态网络状态之间实现清晰且可逆的转变仍然是一个重大挑战，这极大地限制了它们的应用范围。本研究介绍了一种罗丹明光酸（merocyanine photoacid），可以精确且可逆地控制硫醇-烯类光聚合物（thiol–ene photopolymers）中的动态键交换过程。当这种光酸暴露在可见光下时，其激活的螺吡喃（spiropyran）形式会通过酸催化的酯交换反应引发网络结构的动态重排；关闭光源后，光酸会恢复为失活的罗丹明形式，从而形成具有抗蠕变性能的聚合物网络。应力松弛实验清楚地表明，光酸的异构化状态对聚合物的机械性能产生了显著影响。该系统快速的异构化反应速率和抗疲劳性能被用来在微米尺度上创建活性光酸的浓度梯度。通过一种新型的无模重塑技术，可以利用经验模型预测材料的弯曲半径。最后，利用多光子激光写入技术成功制备了多种微结构，进一步凸显了这些可逆切换的共价自适应网络在光控微机械领域中的未来潜力。