眾所周知,當彈性體被拉伸并固定兩端時,其長度將保持不變。無論這一過程是彈性形變還是塑性形變,當撤去外力后,彈性體不會超過變形時達到的長度(圖1)。另一方面,從彈性體到柔性驅(qū)動器的加工過程往往需要外界刺激或能量輸入。很少有合成材料能脫離這兩個范疇。
圖1. 典型的彈性形變和塑性形變以及自伸長過程
圖2. 彈性體的合成與自伸長過程做功
圖3.異常相的表征
作者們在其他LCE中沒有觀察到上述自伸長現(xiàn)象(圖3a)?勺陨扉L的LCE退火后的樣品呈白色樣品,只有在加熱下才表現(xiàn)出明顯的雙折射(圖3b、3d),而正常液晶在低溫下才表現(xiàn)出雙折射。伸長后,其雙折射仍然比正常的單疇LCE弱得多。廣角X射線散射(WAXS)表明這種異常相可能是該LCE的穩(wěn)定基態(tài),且其液晶疇可能非常小。通過跟蹤自伸長過程,作者們推測機理如下:在新制備的樣品拉伸過程中產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力并儲存了能量,隨著時間的推移,在存儲能量釋放的驅(qū)動下,液晶疇取向的內(nèi)部能壘被慢慢克服,同時出現(xiàn)低雙折射的異常相態(tài);將預拉伸的狀態(tài)保持數(shù)小時后,液晶疇的取向度增加,使得彈性體樣品的自然長度增加,產(chǎn)生自伸長現(xiàn)象。此外,當LCE開始伸長時,分子鏈形成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)可以“凍結(jié)”中間狀態(tài)并固定彈性體的形狀,因此撤去外力不影響繼續(xù)伸長。此時存儲的能量仍然存在,這是液晶疇持續(xù)取向和材料自伸長的主要驅(qū)動力。
圖5. 通過自伸長獲得的多種柔性驅(qū)動器
文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209853
- 天津大學潘莉教授團隊 CEJ:具有雙晶網(wǎng)絡(luò)的乙烯-丙烯嵌段共聚物 - 高性能彈性體及HDPE/iPP共混物的升級回收 2025-07-20
- 華南理工大學張廣照、常州大學楊宏軍 Adv. Mater.:兼具高發(fā)光效率與超凡韌性的室溫磷光彈性體 2025-07-09
- 浙江大學吳晶軍、方子正團隊 Adv. Mater.:3D打印超強韌可修復彈性體 2025-07-07
- 南開大學馬儒軍教授團隊 PNAS:基于可見至紅外“熱致變色”的仿生零能耗熱管理器件 2022-09-20
- 浙大羅英武教授團隊《Adv. Funct. Mater.》:拉伸激活的可重編程的變形復合彈性體 2022-06-16
- 清華大學楊忠強課題組《Adv. Mater.》:開發(fā)液晶彈性體旋轉(zhuǎn)微引擎 2021-12-31
- 坦佩雷大學郭洪爽博士 Adv. Mater.: 無需引發(fā)劑 - 鹵鍵液晶彈性體打造光驅(qū)動柔性驅(qū)動器 2025-05-31