发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种光响应液晶弹性体纤维阵列及制备方法与应用。所述光响应液晶弹性体纤维阵列在光刺激下会朝光源处发生弯曲，通过光源的开闭转换可以实现规则的摆动，使纤维表面的颗粒物(如灰尘)朝同一方向进行运送，从而实现自清洁效果。通过将所述光响应液晶弹性体纤维阵列设置在器件表面，即可制得具有自清洁性能的器件。

本发明提供了一种光响应液晶弹性体纤维阵列的制备方法，包括以下步骤：

(1)在第一基板表面以光响应液晶混合物进行打印，形成液滴阵列；

(2)对所述液滴阵列加热进行固定，使用第二基板按压所述液滴阵列后，再提拉所述第二基板，使液滴受到拉伸形成液晶弹性体纤维；

(3)对所述液晶弹性体纤维进行光聚合，再沿第二基板表面处切断所述液晶弹性体纤维，制得所述光响应液晶弹性体纤维阵列。

本发明所述制备方法通过在液晶弹性体体系掺杂光热转换试剂，使其具有特定波长的光响应能力，并保留液晶弹性体形变的可逆性。将该体系采用上述制备方法制得光响应液晶弹性体纤维阵列，在紫外光、近红外光等光源条件下，光响应液晶弹性体纤维阵列所含的光热转换试剂在吸收光后，一部分能量以光子的形式释放，另一部分则转变为热能用于局部加热液晶弹性体使其温度提升，达到清亮点之上后完成液晶相到各向同性相的转变，内部液晶分子阵列有序度降低，从而实现液晶弹性体纤维的光致形变，即纤维向光源处发生弯曲。当停止光源照射时，温度随之下降，液晶弹性体纤维内部分子有序度增加，恢复原先状态。

将上述所制得光响应液晶弹性体纤维阵列设置在器件的表面，通过紫外光、近红外光等光源的开闭转换，液晶弹性体纤维阵列将产生规则的摆动以实现纤维表面颗粒物如灰尘的运送以实现自清洁功能，同时可以通过控制光源的开关以及位置、强度来控制运送灰尘的方向、速率等。其中，由于近红外光具有可远程操控、精确度高、穿透力强、毒副作用小等显著优势，因而更适合作为光源使用，从而提高液晶弹性体纤维阵列的实际应用效果。

优选的，所述光响应液晶聚合物中包括以下组分：单丙烯酸酯单体、溶剂、光引发剂、光热转换试剂。

更优选的，所述溶剂为醇类、二氯甲烷或四氢呋喃溶液。

最优选的，所述醇类为1，6-己二醇。

更优选的，所述光引发剂选自光引发剂819和/或光引发剂784。

更优选的，所述光热转换试剂选自偶氮苯、石墨烯、碳纳米管、金纳米材料、近红外染料Dye1002中的至少一种。

优选的，所述第一基板选自玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或柔性基板。

优选的，所述第二基板选自玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或柔性基板。

优选的，步骤(3)进行所述光聚合的操作为：在25-35℃下用紫外光照射进行光聚合。

更优选的，所述紫外光波长为365nm。

本发明还提供了一种光响应液晶弹性体纤维阵列，由上述制备方法所制得。

本发明还提供了上述光响应液晶弹性体纤维阵列在制作自清洁器件中的应用。将所述光响应液晶弹性体纤维阵列设置在器件表面，可以赋予器件自清洁性能，为器件的正常高效运行以及寿命的延长提供了坚实的保障。

本发明还提供了一种自清洁器件，所述自清洁器件的表面设置有上述光响应液晶弹性体纤维阵列。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)本发明受到自然界中向日葵的“向阳”现象的启发，创造性的将其液晶弹性体的可逆形变的特性结合，从而开发得到所述光响应液晶弹性体纤维阵列。将所述光响应液晶弹性体纤维阵列设置在器件的表面，可以赋予器件自清洁功能，为器件的正常高效运行以及寿命的延长提供了坚实的保障。同时，相比于自清洁涂料，光响应液晶弹性体纤维阵列是依靠自身表面结构实现功能，在器件制成后便可实现自清洁，无需进一步装饰加工，更加节省人力物力，且不存在因涂料剥落等原因造成的潜在隐患。

(2)本发明中光响应液晶弹性体纤维阵列的制备方法简单，高效，能极大程度节约成本和时间。

(3)相较于pH响应，本发明采用光响应摆脱了物质状态的限制，因而应用范围更加广泛；而相较于温度响应，光响应的主要优点是精确度、灵敏度更高，可实现远程操控；尤其是近红外光，光穿透力更强、对生物组织等的毒副作用更小，应用场合将更加广泛。