可视化力学记录器件在军事防护、智能机器人、智能可穿戴及医疗等领域具有重要的作用。例如士兵受到爆炸或者撞击冲击后需要快速诊断，智能机器人需要具备类似人体皮肤接收外界刺激响应的能力（图1A）。可视化力学记录器件需要对力的施加模式、强度、方向等多种信息实现可重复的显示；从使用角度看，还需对力信号具有可记忆性，具备力撤除后信息的长效显示。基于微胶囊破碎显色的力测试卡、胶体晶体力学监测薄膜等器件一定程度上具备了可记忆性，但是实现可重复使用、多力学模式检测的力学记录器件仍然是一个挑战。聚合物分散胆甾相液晶（PDCLC）作为分子为基元的二维光子晶体，具有结构色显示、电/力多场响应的特性，在可视化传感器上具有优异的应用前景。但如何从力学层面设计可视化力学记录器件结构，以及定量标定力-光响应特性是可视化传感器开发和应用的关键。

图1（a）爆炸冲击快速记录；（b）基于聚合物分散胆甾液晶的力学记录器件结构； (c)可重复性、可记忆性原理示意图

  近期，东华大学材功能材料研究中心、纤维材料改性国家重点实验室的葛邓腾研究团队基于聚合物分散的胆甾相液晶开发了一种灵敏度可设计且可重复使用的可视化力学记录器件（图1B）。结合器件微区光学响应和有限元仿真分析，建立了力-光响应的定量关系，得出剪切应变在力学显色响应中起着关键作用（图2A，B）。该器件在力的作用下可实现显色，通过对显色斑点的形状、轨迹和光学信号强度的定量检测可以实现点/面撞击、撞击方向的监测，图2C展示了可视化力学记录器件在受力分析、路径跟踪、模式检测方面的潜在应用。通过对PDCLC的螺距和聚合物网络的调控和受力电极层的力学仿真与设计，实现了力学记录器件的色彩和灵敏度可调，为器件力学监测范围和使用方式提供了更大的应用空间。 

图2 （A）PDCLC器件光响应微区反射光谱（B） 有限元仿真压力作用下器件剪应力分布（C）基于PDCLC的力学记录器件的应用

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c20959