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  基于液晶彈性體的軟體驅動器具有驅動性能優異、質量輕和可無線操控等諸多優點，在醫療器械、智能紡織、機器人等應用領域具有廣闊的應用前景。然而，液晶軟體驅動器的制備工藝復雜，通常需要兩步甚至多步操作才能完成，同時制備過程伴隨著高溫或紫外光的使用，且所得材料的形狀和驅動模式無法根據應用需求進行靈活調整，因此限制了其實際應用。引入非共價鍵替代共價鍵作為網絡的交聯點是簡化液晶彈性體制備工藝、得到具有定制化形狀的驅動器的一種可行方法。然而，如何構建兼具優良驅動性能和加工性能的液晶彈性體仍是一個挑戰。

圖1. 基于氫鍵的超分子液晶彈性體的合成、拉伸誘導網絡取向和固定

  針對上述問題，上海交通大學的劉湍和林秋寧等人從分子結構設計出發構建了一種以氫鍵作為物理交聯點的熱塑性液晶彈性體（HB-TLCE），如圖1所示，該結構中含有大量的氫鍵以維持網絡穩定性，而短支鏈可以用于避免物理結晶。在拉伸或剪切力的作用下，網絡中的液晶結構單元發生取向，同時，氫鍵發生動態重排后形成了一個更穩定的交聯網絡，從而僅用一步就完成了液晶網絡的取向及其固定。基于該材料，絲線或2D/3D器件能夠通過在室溫下機械拉伸或在中高溫下熔融擠出（< 100 °C）的一步法快速制備成型（e.g., < 1 min），并在溫度調控下展現出可逆且穩定的驅動行為，同時氫鍵的動態性又賦予了材料可重復加工和可重復編程的特性。與現有研究工作相比，本工作極大的簡化了液晶軟體驅動器的制備工藝，成功構建了兼具優良驅動性能和加工性能的熱塑性液晶彈性體。

  熔融紡絲和注塑成型是兩種常見的高分子工業化生產方式，本工作進一步驗證了液晶軟體驅動器能夠通過這兩種方法制備。如圖3所示，利用熔融紡絲方式，本工作獲得了連續的液晶纖維，HB-TLCE纖維可以穿入繡花針中進行刺繡或縫合。在25-60 °C的熱循環下，通過液晶纖維縫合的兩塊布料被絲線的驅動力牽引，其圖案能夠在“To”“day”和“Today”之間可逆切換。以上結果表明，HB-TLCE纖維在智能織物方面具有很大的應用潛力。利用注塑成型方式，本工作能夠在秒級時間內快速制備具有網格結構的驅動器，該網狀結構的驅動器具有兩個正交的取向方向，并在熱循環下（25 °C -60 °C）展現出可逆的驅動行為（網格尺寸：16.5 × 17.5 mm²?14.5 × 15.5 mm²）。以上結果表明，規模化和定制化地生產液晶軟體驅動器將成為可能。

  論文信息: One‐Step Manufacturing of Supramolecular Liquid‐Crystal Elastomers by Stress‐Induced Alignment and Hydrogen Bond Exchange, Y Fan, T Liu*, Y Li, X Miao, B Chen, J Ding, Z Dong, O Rios, B Bao, Q Lin*, L Zhu, Angew Chem, e202308793

  https://doi.org/10.1002/anie.202308793