清華大學吉巖課題組《Nat. Commun.》：成型后調控液晶彈性體驅動器的驅動溫度
2023-06-15 來源：高分子科技
液晶彈性體（LCEs）能夠在熱、光、電等刺激下，在液晶相-各向同性相轉變時，可以發生顯著的可逆變形。作為優異的軟驅動器材料，其在人工肌肉、柔性機器人、可穿戴設備等領域具有廣闊的應用前景，近年來液晶彈性體的發展非常迅速。一般情況下，驅動溫度由液晶相-各向同性相轉變溫度(Ti)確定，材料合成之后，其驅動溫度已經確定無法改變。驅動溫度的調控需要改變材料的分子設計，從合成開始改變材料的化學組成，從而改變Ti, 才可以獲得不同的驅動溫度。
圖1. 液晶彈性體在退火溫度(Ta)分別為110°C（Ta < Ti0)和180°C （Ta > Ti0)時Ti隨時間的變化
以含酯鍵的液晶類玻璃高分子xLCE-BP為例，文章展示了通過動態酯交換反應和退火共同作用，可以實現對xLCE-BP的Ti進行大幅度的調控。如圖1所示，差示掃描量熱法(DSC)數據顯示，退火溫度(Ta)小于初始Ti(Ti0)時，xLCE-BP的Ti會升高；相反，退火溫度小于初始Ti0時，xLCE-BP的Ti值隨著退火時間的增加而降低。隨著退火時間的延長，Ti峰逐漸變寬，最終幾乎與玻璃化轉變重疊。而且退火溫度越高，Ti降低速度越快。例如，從DSC升溫曲線看，在Ta= 140℃下5天，Ti從114 ℃下降到89 ℃，高于相同xLCE-BP在180℃下退火4天獲得的77℃。
圖2.Ti的可逆調控
圖3 同一種組成的xLCE-BP通過退火獲得5種具有不同驅動溫度的驅動器
全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39238-2
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（責任編輯：xu）
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