科羅拉多大學丹佛分校于凱教授團隊 Nat. Commun.：4D 打印長纖維增強型液晶彈性復合材料
2024-10-07 來源：高分子科技
多功能復合材料由于其優異的材料性能和對外界刺激所表現出的動態響應功能而得到了廣泛的研究與應用，4D 打印的快速發展也在不斷地推進多功能復合材料的更新迭代。而在4D打印長纖維增強型復合材料方面還面臨的很大的挑戰。
圖1: (a) 4D打印裝置示意圖 (b) 液晶元的定向機理示意圖
圖2 合成液晶彈性體樹脂的材料化學結構
單疇區(monodomain)液晶彈性體復合材料的優勢之一是其可逆的對熱環境下的動態響應。單疇區(monodomain)液晶彈性體在遇熱情況下會收縮，但是由于長纖維的存在，其高模量會抑制液晶彈性體的收縮，從而產生彎曲這種變形模式。通過提前設計長纖維的排列方式和打印的拓撲結構，所打印的復合材料可以得到比較復雜和可調節的變形模態。這種可調控的變形模式也為廣泛的應用前景提供了支持。圖3 展示了不同幾何形狀和纖維排列方式在熱環境下的變形響應。
圖3 不同幾何形狀和纖維排列方式在熱環境下的變形響應
圖4 不同的長纖維增強型液晶彈性體復合材料的力學性能
圖5 電刺激下的纖維增強型液晶彈性體復合材料的驅動效果
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52716-5
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（責任編輯：xu）
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