英文原题：Photoresponsive Coatings by Light-Driven Molecular Motors in Cholesteric Liquid Crystal Microcapsules

通讯作者：王妍，华南师范大学硕士研究生；陈家文，华南师范大学教授

作者：Yan Wang^#(王妍), Yang Zhang^#(张洋), Shuhua Li(李书华), Wang Sun(孙旺),Zhen Zhang(张振), Guofu Zhou(周国富), Ben L. Feringa*, Jiawen Chen*(陈家文)

研究背景：

具有光响应特性并可以根据光线而改变颜色的智能涂料具有广阔的应用前景。基于大位阻烯烃的光驱动分子马达具有独特的性质，如单向旋转、手性可控反转等，可诱导胆甾相液晶（CLC）发生螺旋反转和反射波段变化。马达掺杂的CLC已经实现旋转表面、可重构液晶液滴、超分子涡旋、自适应光学材料和软致动器等方面应用。其中掺杂光驱动分子马达的CLC微滴提供了无角度依赖、在可见光区完全可逆调节的丰富结构色。尽管马达掺杂的CLC微滴具有优异的动态光学性质，但是CLC的流动性极大的限制了它的实际应用，尤其是用于稳定的大面积涂层时。目前已报道的光响应涂层大多存在着色彩调节范围窄，响应速度慢，稳定性差等问题。因此设计兼具快速响应性、操作便捷性、优良稳定性、色彩调节宽的光响应变色涂料是尤为迫切的。

图1. 光驱动分子马达的CLC 微胶囊变色涂料的制备与性能

内容介绍：

近日，华南师范大学陈家文教授在Precision Chemistry上发表了基于光驱动分子马达和胆甾相液晶微胶囊的光响应涂料的文章。该文提出了一种简单的方法，将光响应 CLC 混合物封装到一个刚性外壳中形成微胶囊。CLC 微胶囊与可固化粘合剂混合能够刷涂在各种柔性、刚性基材表面制成具有优异光响应性能的变色涂料。

图2. 含分子马达1的CLC微胶囊的制备、形态及相应表征

该文将分子马达1作为光响应手性掺杂剂与向列相液晶混合得到胆甾相液晶（CLC）。CLC作为微胶囊的囊芯，纤维素纳米晶（CNCs）作为乳化剂，通过超声乳液法将CLC乳化成液晶微滴。三聚氰胺-甲醛(MF)树脂材料作为囊壁外壳，利用原位聚合法以液晶微滴为模板，制备出具有致密壳层结构的CLC微胶囊。探究了CLC微胶囊的形貌、热稳定性、光响应性以及可逆性。相关测试表明光响应CLC微胶囊不仅保持了内部CLC微滴良好的光响应性能，而且刚性壳层防止了CLC泄漏，提高了液晶微滴的稳定性，这为其实际应用提供了可能。

图3. 不同柔性和刚性基底上的光响应涂层

微胶囊结构保持了内部CLC微滴的三维螺旋结构，使得CLC微胶囊涂层的颜色不具有角度依赖性。该研究将CLC微胶囊与折射率匹配的粘合剂混合，制备了能够在不同柔性或刚性基材上大面积涂刷的光响应变色涂层，此涂层制备方法简单，操作灵活，具有宽视角特性、能够呈现出彩虹般的结构色，在美学装饰、仿生皮肤、比色传感器等领域有着广泛的应用价值。

总结/展望：

基于以上光响应变色涂层，研究团队还拓展了其在信息高级加密方向的应用。绘制了生动的年份生肖卡等图案，通过改变紫外光照或温度条件实现了不同信息的显示、转化与隐藏，为信息高级加密领域提供了一种新的方法思路。总之，该文提出了一种简单易行的方法，制造了能够在硬基底和软基底上进行大面积涂刷的光响应涂层，该涂层具有丰富明亮的结构色，快速响应性，稳定性和角度无关性等优势。该文制备的光响应涂层在先进智能装饰涂层和高级加密领域具有巨大的应用潜力。

Cite this: Wang, Y.; Zhang, Y.; Li, S.; Sun, W.; Zhang, Z.; Zhou, G.; Feringa, B. L.; Chen, J. Photoresponsive Coatings by Light-Driven Molecular Motors in Cholesteric Liquid Crystal Microcapsules. Precision Chemistry 2025, 3 (3), 149–156. https://doi.org/10.1021/prechem.4c00103.