(Chin. Sci. Bull.) Recent Progress in Structure-function Integration of Liquid Crystal Elastomers
writer：Liquid Crystal Elastomer
keywords：Nie, Z.; Wang, M.; Yang, H.*
source：期刊
specific source：Chinese Science Bulletin, 2024, 69, 4038-4055.
Issue time：2024年
液晶彈性體（Liquid crystal elastomers, LCEs）是一類優(yōu)異的軟物質形變材料，對熱、光、電、磁等外源刺激能夠產(chǎn)生驅動響應，具有強刺激響應性、快速和大幅度的形變量以及可逆形變功能. 液晶彈性體材料廣泛應用于軟體機器人、人工肌肉、智能器件和光學防偽等領域，是功能高分子與智能材料的前沿研究方向，具有重要的科學意義和應用價值. 近些年，隨著結構在軟形變材料領域的蓬勃發(fā)展，結構功能一體化成為先進形變材料研究的新范疇，通過對驅動器形態(tài)的精準設計，將幾何結構的物理和機械特征引入主動驅動系統(tǒng)，賦予液晶彈性體材料多重形狀變化和驅動功能，提升了材料的靈敏性、響應性、輕質性和功能集成性. 本文綜述了液晶彈性體的結構功能一體化研究進展，探討了在形變材料體系的結構功能一體化構建策略和驅動機制，即液晶彈性體取向調控技術與幾何結構機械特性的耦合效應。依據(jù)形態(tài)和功能特點，將結構功能一體化分為常規(guī)結構功能一體化（薄膜狀、纖維狀和管狀結構）、智能結構功能一體化（折紙剪紙、機械超材料、雙穩(wěn)態(tài)結構、拓撲結構和表面微結構）和組裝結構功能一體化. 其中，常規(guī)結構功能一體化實現(xiàn)了多種復雜形變和自主化運動功能；智能結構一體化強調了新奇和非常規(guī)的驅動能力，如折疊展開和精細微結構變化. 組裝結構功能一體化聚焦模塊化組裝和集成化控制，滿足了軟體機器人的功能和應用需求. 最后，本文展望了液晶彈性體的結構功能一體化未來發(fā)展和研究挑戰(zhàn).