宾夕法尼亚大学杨澍教授团队 AFM:3D打印红外光响应液晶弹性体复合物
2022-11-22 来源:高分子科技
液晶弹性体 (Liquid crystal elastomers,LCEs)结合了液晶的各向异性和交联聚合物的橡胶弹性。通过控制液晶分子基元 (mesogens unit)的排列方向,我们可以预测并控制其可逆形变。这些特性使得液晶弹性体在软体机器人、可控驱动器等方面具有广泛的应用前景。相较于其他取向方式,如表面作用力取向、拉伸取向、和电磁场辅助取向,直写式3D打印可以通过剪切力将液晶单元沿着挤出方向取向排列, 为实现定制化大体积液晶弹性体材料的制备提供了可能。尽管直写式3D打印液晶弹性体已被广泛报道,但是直写式3D打印具有光响应的液晶弹性体复合物却鲜有报道。
图一 a)金纳米棒液晶弹性体复合物墨水的成分。b) 金纳米棒液晶弹性体复合物的紫外-可见-近红外光谱和金纳米棒的透射电子显微镜图像。c) 金纳米棒液晶弹性体复合物墨水在不同温度下的流变学图像。
图二 a)金纳米棒液晶弹性体复合物在不同功率红外光(800 nm)下的温度。b) 金纳米棒液晶弹性体复合物的在不同功率红外光(800 nm)下温度随时间的变化。c) 双层结构设计以及他们在室温和红外光驱动后的形状。d) 3D打印花朵结构的全局和局部驱动。
图三 a) 软体机器人在水平棘齿结构表面的行走机理示意图(棘齿角 15°,棘齿周期4mm)。b) 软体机器人在倾斜30°的棘齿结构表面爬行的快照(棘齿角 15°,棘齿周期4mm)。
该工作进一步扩充了可3D打印的液晶弹性体墨水库,为实现定制化大体积光响应液晶弹性体的制备创造了条件。 同时,由于光源的和驱动位置的可调控性,该工作也使得实现更加复杂的变形变得可能。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202210614
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