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有限的非球面空間中創(chuàng)造長壽命的拓撲結(jié)構(gòu)液晶（LCs），在歷代結(jié)構(gòu)和拓撲物理基礎(chǔ)研究中具有重要意義。然而，由于LCs的流體性質(zhì)和瞬態(tài)非球面的不穩(wěn)定拉伸狀態(tài)，其研究仍面臨很大的挑戰(zhàn)。在此，本論文通過氧化石墨烯（GO）水性液晶滴落撞擊組裝法（DIA），制備出一系列豐富的非球面幾何拓撲結(jié)構(gòu)。通過凝膠浴捕獲各種高度彎曲的非球形LCs，在三維空間中產(chǎn)生不平衡但可長期存在的宏觀拓撲結(jié)構(gòu)。對DIA過程的流體動力學(xué)進行研究，結(jié)果表明LCs的剪切稀化流體行為和停滯的GO排列有助于豐富DIA的拓撲。與其他傳統(tǒng)線性聚合物（如藻酸鹽）相比，在GO LCs的成形行為基礎(chǔ)上，本論文進一步擴展了DIA方法，以設(shè)計更復(fù)雜且高度可控的功能性復(fù)合材料和混合物。因此，這項工作展現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)具有豐富拓撲結(jié)構(gòu)和定制組成均勻各向異性材料的潛力。
Figure 1. DIA組裝GO LC結(jié)構(gòu)。(a)滴落撞擊組裝法示意圖。DIA制備的（b）水母狀和（c）榛果狀液晶組裝體照片。(d)在不同高度和濃度下得到的液晶組裝體形貌照片。(e)根據(jù)(d)繪制的GO制備相圖。
Figure 2. DIA制備的不同形狀的 GO LC：(a)淚滴狀；(b)榛果狀；(c)碗狀；(d, f) 水母狀，(e)向日葵狀。
Figure 3. DIA中高度的影響。（a）用于跟蹤GO LCs中DIA高速成像的偏振器組合裝置示意圖。（b）GO從不同高度下降的高速圖像。
Figure 4. GO濃度的影響。從（a）60 mm和（b）5 mm高度撞擊過程的GO高速圖像和滴落過程示意圖。
Figure 5. GO和藻酸鹽的不同成形能力。（a）GO，GO-藻酸鹽混合物和藻酸鹽的高速成像和POM圖。（b）穩(wěn)定的剪切粘度和（c）不同GO質(zhì)量分數(shù)和高度的GO-藻酸鹽復(fù)合材料的光學(xué)圖像。
Figure 6. 各向異性復(fù)合液晶組裝體。（a-c）不同排列方式的GO-海藻酸鹽復(fù)合組裝體。（d）具有磁性的異形復(fù)合組裝體。
Figure 7.GO LCs中DIA控制形狀的Weber數(shù)閾值。
相關(guān)研究成果于2019年浙江大學(xué)高超課題組，發(fā)表在ACS Nano （DOI: 10.1021/acsnano.9b03926 ）上。原文：Nonsphere Drop Impact Assembly of Graphene Oxide Liquid Crystals
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