The study of photoresponsive materials has drawn tremendous attention in recent years because clean, remote-controllable visible or UV light can function as external stimuli to regulate smart materials' behaviour. Among various types of photoresponsive molecules, azobenzene chromophores are of great interest to scientists due to their high efficiency of isomerization, tunable kinetics and wavelength of maximum absorbance. Azobenzene and its derivatives have demonstrated numerous exciting applications in areas of materials science, such as photomechanical actuation, self-cleaning coatings and light-harvesting materials. Here we report our recent studies on the design and development of a new type of photoresponsive elastomers where azobenzene chromophores were incorporated into a silicone matrix as crosslinkers. Silicone-based elastomers are superior as hosts for photochemistry for their low cost of preparation, the ease to scale-up and superior mechanical performance. Photoresponsive properties such as photomechanical effects and surface tension changes have been measured and correlations between azobenzene content, crosslinking ratio, thermal stability and mechanical strength were studied. Results suggest that the photoresponsive changes are significantly dependent on the stiffness of the material. Possible mechanisms for the macroscopic motions during the isomerization process in this system are discussed. Such soft, photoresponsive, non-toxic elastomers also have great potential for applications in biomedical engineering areas such as bio-machine interfaces for cell adhesion/growth regulation for further development. / L'étude des matériaux photosensibles a attiré une attention considérable ces dernières années parce que la lumière visible ou UV propre, contrôlable à distance peut fonctionner comme stimulus externe pour réguler le comportement des matériaux intelligents. Parmi les différents types de molécules photosensibles, les chromophores azobenzène sont d'un grand intérêt pour les scientifiques en raison de leur rendement élevé d'isomérisation, la cinétique accordables et longueur d'onde d'absorption maximale. Les azobenzènes et leurs dérivés ont démontré de nombreuses applications intéressantes dans le domaine de la science des matériaux, comme actionnement photomécanique, revêtements autonettoyants et matériaux collecteurs de lumière. Nous présentons nos études récentes sur la conception et le développement d'un nouveau type d'élastomères photosensible ou des chromophores azobenzène ont été incorporées à une matrice de silicone comme agent de réticulation. À base de silicone élastomères comme hôtes pour la photochimie sont supérieurs pour leur faible coût de préparation, de la facilité à la performance mécanique à l'échelle et de qualité supérieure. Leurs propriétés photosensibles tels que les effets photomécaniques et les changements de tension de surface ont été mesurés et une corrélation entre la teneur azobenzene, le taux de réticulation, la stabilité thermique et la résistance mécanique ont été étudiés. Les résultats suggèrent que les changements photosensibles dépendent de façon significative de la rigidité du matériaux. Les mécanismes possibles pour les mouvements macroscopiques au cours du processus d'isomérisation dans ce système sont discutés. De tels élastomèr es moux, photosensible, non-toxique ont également un grand potentiel pour des applications dans les domaines du génie biomédical telles que l'interface bio-machine pour l'adhésion de croissance et la régulation cellulaire pour le développement ultérieur.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.121531 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Gu, Yingshan |
| Contributors | Christopher Barrett (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses |
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