南洋理工大学周琨教授团队 AM:4D打印兼具光致变色和光热制动的可重复编辑液晶弹性体
2023-07-20 来源:高分子科技
液晶弹性体(LCEs)是一类非常有前景的智能软材料。它可以在多种外界刺激下发生大幅度的、可逆的、且与其液晶基元取向相关联的形状变化。这种刺激-响应性使LCEs在在智能机器人、生物医学、电子学、光学和能源领域显示出巨大的应用潜力。近年来,4D打印技术的发展为LCEs的设计和制备解锁了更多的可能性。相比于传统的制备技术,4D打印技术,特别是挤出式的墨水直写(DIW)技术,能够同时对液晶基元的取向排列和打印件的3D几何结构进行编程控制,从而有望获得具有理想的刺激-响应特性的LCEs器件。到目前为止,大多数4D打印的LCEs都是热响应的,并且局限于单一而固定的形状变化特性。为了进一步促进LCEs在实际应用中的自适应性和功能性,开发具有可重复编程特性且多种可编程物理特性的LCEs是非常有必要且具有挑战性的。
图1.4D打印的TiNC/LCE复合材料的制备及其可重复编辑的光致变色和光热制动特性
如图2所示,为了获得良好的打印性和可再编程的响应特性,所开发的TiNC/LCE墨水需满足如下要求:(1)TiNCs具备良好的可逆光致变色特性,且在LCE基体中均匀分散;(2)墨水具备显著的剪切变稀特性、液晶性和可聚合性。
图2. TiNCs和TiNC/LCE墨水的物化性能
图3. 4D打印的TiNC/LCE复合材料的热响应和光响应特性
图4. 4D打印的TiNC/LCE复合材料的可在编程的光致变色和光热制动行为
原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202303969
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