Chem. Eur. J. ：无表面活性剂RAFT乳液聚合诱导自组装制备光触发可逆膨胀的聚合物亚微米球

北京航空航天大学陈爱华课题组通过无表面活性剂的可逆加成-断裂链转移（RAFT）乳液聚合诱导自组装（PISA）制备了含偶氮苯基元的聚合物亚微米球。在紫外/可见光交替照射下，球形粒子可以发生可逆的膨胀和收缩。这种亚微米球可用于构建响应性胶体光子晶体，实现结构色的原位控制。

响应性光子晶体（RPCs）在传感器、防伪和显示等领域应用广泛。通过单分散胶体粒子的自组装可以很容易地制备光子晶体，粒子直径的变化将导致结构色的变化。然而目前缺乏一种可靠的方法原位调节粒径，限制了RPCs领域的发展。

图1 示意图：（a）PPEGMA-b-PMAAz-b-PMMA三嵌段共聚物的制备。（b）MMA的无表面活性剂乳液聚合和聚合物粒子的光响应行为

图2 聚合物亚微米球在紫外/可见光照下的粒径和多分散性的变化：（a-c）扫描电子显微镜图像。（d）从扫描电子显微镜图像上测得的粒径。（e）水动力学直径及多分散性

为了解决这一问题，陈爱华课题组提出了一种制备具有光触发可逆膨胀行为的球形聚合物粒子的策略。该课题组首先合成了含偶氮苯基元的两亲性大分子RAFT试剂，并将其用于甲基丙烯酸甲酯（MMA）的无表面活性剂乳液聚合（图1）。通过调节共聚物组成、乳化工艺、固含量和反应时间等参数，得到了一系列不同粒径的均匀的亚微米球。研究表明，偶氮苯嵌段的长度对于粒子形貌的调控至关重要。由于偶氮苯基团具有光致顺反异构的特性，在紫外光照射下，偶氮苯会发生反式-顺式的变化，导致聚合物球的尺寸膨胀，同时粒径多分散性增加；而在可见光照时，偶氮苯发生顺式-反式的变化，聚合物球的尺寸收缩，同时粒径多分散性减少（图2）。这种可逆的膨胀变形特性在五次紫外-可见光照循环中都能得到较好的保持。这一策略为在光照条件下可逆地调节聚合物球的尺寸提供了一种有效的方法，也为实现RPCs结构色的原位控制奠定了基础。

论文信息

Light-Triggered Reversible Swelling of Polymeric Spheres via Surfactant-Free RAFT Emulsion Polymerization-Induced Self-Assembly

Zichao Deng, Chengyun Zhang, Yalan Sun, Rui Wang, Tianhao Chen, Zhefeng Liu, Prof. Dr. Aihua Chen

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202300438