I polimeri a cristalli liquidi (LCP) appartengono ad una categoria di polimeri avanzati che conservano una struttura molecolare estremamente ordinata sia in stato solido che liquido, combinando le proprietà di cristalli liquidi e polimeri. Vari tipi di questi polimeri sono presenti, a seconda della posizione e della natura delle unità mesogeniche nella struttura molecolare. Otto Lehmann e Friedrich Reinitzer sono i due scienziati europei che hanno scoperto i cristalli liquidi alla fine del XIX secolo, costruendo le fondamenta per lo sviluppo dei polimeri a cristalli liquidi. Questi polimeri sono studiati per le loro applicazioni potenziali come materiali a memoria di forma, per la loro unicità in termini di comportamento termodinamico reversibile rispetto ai materiali convenzionali. Essi stanno mostrando nuove funzioni nei dispositivi energetici e ambientali attraverso l’incorporazione di porzioni mesogeniche che svolgono funzioni fotoniche, elettroniche e ioniche.
Proprietà dei polimeri a cristalli liquidi
La struttura anisotropa dei polimeri a cristalli liquidi assicura una notevole coesione intermolecolare, quindi presentano un punto di fusione elevato, scarsa solubilità e proprietà meccaniche superiori. Inoltre, assorbono poca acqua. Questi attributi li rendono ideali come fibre ad alte prestazioni e per la produzione di componenti di precisione resistenti all’acqua e ai solventi organici. Alcuni polimeri a cristalli liquidi sono rinforzati con fibre di vetro o di carbonio, o minerali e caricati di grafite, rendendoli sia resistenti che elastici. Altre versioni sono zincate, schermate elettricamente e conduttive, utili nell’industria elettronica. Ci sono varianti resistenti al fuoco e polimeri adatti per applicazioni mediche e farmaceutiche.
Sintesi
La sintesi dei polimeri a cristalli liquidi può essere effettuata usando le tecniche convenzionali di polimerizzazione come la polimerizzazione in sospensione, emulsione, dispersione e precipitazione. Il modo in cui gli iniziatori e i monomeri vengono mescolati con un solvente è ciò che caratterizza la loro differenza principale. Nel caso della polimerizzazione in sospensione, l’aggiunta di cristalli liquidi come iniziatori e monomeri a un solvente immiscibile inizia il processo, che viene poi avviato agitando la soluzione per formare gocce di dimensioni micrometriche.
Polimeri a cristalli liquidi a memoria di forma
I polimeri a cristalli liquidi hanno richiamato un notevole interesse come materiali a memoria di forma grazie alla loro sensibilità agli stimoli. Questi materiali possono essere impiegati nella fabbricazione di muscoli artificiali, sensori e attuatori, guidati da transizioni di fase termiche ordine-disordine o da fotoisomerizzazioni trans-cis. La deformazione anisotropa del materiale cristallino liquido lungo l’orientamento del direttore è determinata dal cambiamento del parametro d’ordine al di sopra della temperatura di transizione di fase.