DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c01066

将液晶限制在聚合物纤维中为控制液晶对外界刺激的响应提供了一种很有前途的策略。在此，讨论了向列相液晶（LC）4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）在含有不同表面活性剂的聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）组成的同轴电纺纤维芯层中的限制作用。使用偏光光学显微镜、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、拉曼光谱和介电光谱探究了表面活性剂类型、表面活性剂浓度和芯层流速（约束）对液晶性能的影响。将具有不同亲水和疏水成分的表面活性剂掺杂到纤维鞘层中，从而改变了PVP鞘层与5CB芯层之间的界面相互作用。液晶向列相-各向同性相变的显著影响归因于芯鞘间表面锚定的变化。向列相液晶在表面活性剂掺杂的聚合物纤维中的限制作用表明了一种调控液晶相行为的简便方法。

图1.同轴静电纺丝设备示意图（A），5CB芯层和PVP鞘层的结构信息（B），以及5CB-PVP纤维的FIB-SEM图像，显示出该纤维的同轴形态（C）。

图2.纯5CB（A）、PVP-5CB同轴纤维（B）的DSC热分析图，以及使用偏光光学显微镜在PVP-5CB同轴电纺垫中观察到的N-I清除。比例尺=200µm。

图3.本研究中表面活性剂的化学结构。

图4.以1.0 mL∙h-1的流速由含0-1wt％表面活性剂的PVP鞘层溶液和5CB芯层形成的电纺纤维的DSC热分析图。N-I区比较了表面活性剂类型（A）、烷基乙氧基化物（B）和辛基苯基乙氧基化物（C）的影响。

图5.DSC显示液晶芯层流速对不含表面活性剂（A）和含1wt％Brij®93（B）的5CB-PVP纤维的影响。

图6.芯层流速为1.5 mL∙h-1，不含（A）和含1wt％Brij®93（C）的电纺纤维的交叉极化显微镜图像。芯层流速为1.5 mL∙h-1，不含（B）和含1wt％Brij®93（D）的电纺纤维的SEM图像。POM和SEM图像比例尺=25µm。

图7.含增长的Brij®93浓度的5CB-PVP纤维的DSC热分析图（A），以及Brij®93浓度和TN→I的关系（B）。

图8.Brij®93浓度为0％（A）、0.5％（B）和1.0％（C）的5CB-PVP纤维的拉曼光谱。黑色（红色）线是用平行于（垂直于）纤维长轴的激光偏振收集的光谱。

图9.纤维内两个5CB取向的通用方案（A），以及在变化的芯层流速（B），恒定的1.0 mL∙h-1芯层流速和变化的Brij®93浓度（C），变化的芯层流速和恒定的1wt％Brij®93浓度（D）下5CB-PVP纤维的介电损耗谱。请注意，在所有情况下，质谱图均归一化为块状5CB较慢峰的最大值。