新2网址大全(www.hg108.vip)_智能材料中的佼佼者:液晶弹性体究竟有多少种可能性?

新2网址大全www.hg108.vip)实时更新发布最新最快最有效的新2网址和新2最新网址,包括新2手机网址,新2备用网址,皇冠最新网址,新2足(zu)球网址,新2网址大全。

,

软体机器人是目前热门的机器人研究方向,它通常由软材料制成,具有众多的自由度、能够承受大变形、连续变形和柔顺接触等优势,在微小物体操作和空间受限环境运动等特殊应用领域具有重要的研究价值。



而能够适用于制备这一类机器人的材料非液晶弹性体莫属了,由于它独特的『de』双向记忆使得在众多智能材料『liao』中拔得头筹!


那么,液晶弹性体的性能究竟如何?在现代工业中,有哪些应用?最新的产品和研究情况如何?


液晶弹性体的性能


液晶弹《dan》性体(LCE) 指液晶聚合物经过适度交联后,在各向同性态或液晶态显示弹性,兼具液晶与弹性体的双重特性,不但保留了原有非交联液晶聚合物的性能,更因其在机械力场作用下优异的取向性、压电性、铁电性、软弹性等特性而成为目前世界各国材料研究中十分热门的领域。


液晶弹性体,作为『wei』一种最具【ju】代表性的智能材料,在外界 *** (热、光、电、磁、pH、湿度等)下,其相态或分子结构会产生变化,进而改变液晶基元的排列顺序,从而导致材料本身发生宏观形变,当撤去外界 *** 后,液晶弹‘dan’性体可以恢复到原来的形状。


应用十分广泛


液晶弹性体除了可用于软体机器人,在光学、光电子学、通信行业以及药学领域也有着广泛的应用。


1.传感器


液晶弹性体可以作为传感器分布腔的核心 xin[与活性介质。通过{guo}改变温度,提供力场或引入杂质来改变液晶分子的间距。由于间距的改变,偏振光的旋转角度也随之发生变化,因而返回光的强度也会发生变化,进而改变液晶弹性体的形状。人们就是利用此现象来制造微温《wen》传感器{qi}的。



2.驱动器


液晶弹性体是一种机械活性软材料,可以进行编程并且形状变化可逆,不需要机械偏压或栓系电源。液晶弹性体驱动「dong」器的驱动带宽响应时间相对较慢。



3.仿生机械


液晶弹性体具有大变形与可逆变形的特点,这使得其在仿生机械领域具有良好的应用前景,如光驱动微手爪、光驱动水中行走等微执行器。软体机器人有着许多独特的和有吸引力的特征,如大量的自由度和高生物相容性。研究人员已经设计和制造了各种圆柱形状的软驱动器,以实现各种生物启发的运动,如章鱼启发的机器人触手、树干启发的机械手以及蠕虫启发的结构。


最“zui”新的产品和研究


液晶弹性体的最新产品和研究有哪些呢?小编简单列举了几项,就可以看出这种材料的强大和有趣。


1.可实现高达400%的可逆驱动


韩国釜山国立大学的研究人员研制出一种与聚醚硫脲交联的液晶弹性体(LCE-TUEG),力学性能优于传统液晶弹性体,且具有传统液晶弹性体所没有的可回「hui」收性和自修复性。


液晶弹性体可实现高达400%的可逆驱动,而无需体积庞大的操作系统,同时还能完成弯曲、卷曲、扭曲和螺旋等复杂变形。然而,液晶弹性体致动器的制备过程复杂,且传统液晶弹性体难以回收再利用。为此,研究人员将 jiang[多个硫脲键引入液晶弹性体网络。


一方面促进了氢键的形成,提高液晶弹性体的力学性能;另一方面,可在加热条件下实现动态共价键交换,使液晶弹性体发生网络重排,赋予其‘qi’可利用溶液再处理、可重新编程驱动和自修复等新性能。利用这种液晶弹性体制成的人造肌肉,通过电阻丝焦耳热驱动,可举起重量为其自重660倍的物体,比功最高可达65 J/kg,是哺乳动物肌肉的1.6倍。此外,这种人造肌肉的液晶弹性体基体和金属加热丝都可通过溶剂辅助完全回收。


这种高性能液晶弹性体克服了传统液晶弹性体的诸多缺陷,将促进软体机器人和柔性致动器的发展。


2.3D打印液晶弹性体


受美国陆军研究办公室资助,加利福尼亚大学的研究人员利用墨水直写法制备出液晶弹性体,并分‘fen’析了其各向异性力学性能。


液晶弹性体具有优异的驱动性能,在软体机器人、触觉设备和能量吸收装置等领域有显著的应用潜力。3D打印技术液晶弹性体可获得更复杂的几何形状,并实现力学性能的可控调节。


研究人员通过液晶中间体和扩链剂的迈(mai)克尔加成反应制备“bei”出液晶弹性体油墨,经调整打印温度和层高,打印出介晶排列可控的单畴/多畴液晶弹性体。研究发现:25 C~100 C范围内,当温度低于向列相-各向同性相转变温度以下时,液晶弹性体表现出各向异性的软弹性;当温度高于{yu}向列相-各向同性相转变温度时,材料的粘弹性降低,导致断裂能显著降低。利“li”用具有不同介晶取向的液晶弹性{xing}体,打印出5个液晶弹性体薄板,这些薄板显示出截然不同的应力-应变行为以及局部应变分布。


这项研究揭示了3D打印液晶弹性体的各向异性以及取决于温度【du】的力学行为,可〖ke〗为新型3D打印液晶弹性体器件设计提供一定参考。


3.两种材料“联姻”生出能变形变色、可自我修复“后代”


四芳基琥珀腈(TASN)具备(bei)力致变色性能,聚硅氧烷基液晶弹性体(LCE)是一种经典的可逆变形材料,将两种材料结合,能产生类似于变色龙和壁虎“联姻”后的效果,即获得善于伪装、能自我修复的功能〖neng〗材料。


作为伪装大师,蝰蛇毛毛虫可以变形成蝰蛇形状吓跑捕食‘shi’者,变色龙可以根据环境变化调节自己的肤色……数百万年的自然进化,赋予许多 duo[生物不同的求生技能。


生物的这种“主动避险”技能,也给了科研工作者研发新型仿生材料的灵感。近日,东南《nan》大学智能材料研究院院长、欧洲科学院院士、化学化工学院李全教授团队利用四芳基琥珀腈(TASN)和聚硅氧烷基液晶弹性体(LCE),合成TASN-LCE材料。他们用这种材料构建的海星状软驱动器,不仅可以随着温度变化而变形、响应热量变化和机《ji》械压缩变换颜色,还能自愈合、再加工。相关成果近期在线发表于化学{xue}领域国际顶级期刊《德国应用化学》。


小结


材料智能化是当代高新技术的发展的重要方向之一,因此液晶弹性体拥有巨大的应用前景,越来越多的研究人员投入到液晶弹性体的研究工作之中。相信在不久的将来,液晶弹性 xing[体会越来越多的融入我们的日常生活。


来源: UTPE弹性体门户,蓝海星智库,北青网




注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权“quan”即删!

  • 评论列表:

添加回复:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。