通过冷却速率调制对LCE进行形状调节的4D打印:在室温下无刺激锁定启动状态
Wanglin Qiu1, Xiangnan He2, Zeming Fang1
1School of System Design and Intelligent Manufacturing, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|September 28, 2023
概括
研究人员开发了一种方法,通过快速冷却来锁定液晶弹性体 (LCE) 的形状. 这种技术允许4D打印的LCE在室温下保持其执行状态,克服了以前方法的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 液晶弹性体 (LCE) 是一种先进的材料,以其显著的,可逆的和异型的形状变形特性而闻名.
- 目前LCE在四维 (4D) 打印中的应用受到持续外部刺激的需要所阻碍,以保持它们的启动状态,特别是在环境条件下.
研究的目的:
- 引入一种简单而有效的物理方法来锁定LCE的执行状态.
- 为了在启动后保持LCE的可逆形状变形性能.
- 为了实现基于LCE的软设备的稳定和可调整的形状控制,用于实际的工程应用.
主要方法:
- 利用直接的墨水写作来制造复杂的LCE结构,具有可编程的形状变形能力.
- 实施了快速冷却过程,以物理锁定LCEs在它们的执行配置.
- 研究了冷却速率 (温度和冷却介质的变化) 对形状可调性的影响.
主要成果:
- 快速冷却有效地固定了LCE中的轻度交叉连接网络,显著减缓了中位素对齐恢复.
- 锁定的LCE结构在没有外部刺激的情况下,在室温下成功地保留了它们的执行形状.
- 通过控制冷却速率,通过控制原始和执行状态之间的可调整形状过渡.
结论:
- 快速冷却方法提供了一种简单有效的方法,可以在LCE中实现稳定的形状锁定.
- 这种方法克服了在环境条件下保持执行状态的挑战,提高了实际应用性.
- 通过调节冷却参数来调整形状的能力为设计复杂的软设备开辟了新的途径.
