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Updated: Jul 11, 2025
12:04
Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators
Published on: May 20, 2018
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基于氨基烯酸酸液晶弹性体的可变形超结构的设计和表征
Fang Zhao1,2, Yuzhan Li2, Hong Gao1
1Division of Material Engineering, China Academy of Space Technology, Beijing, 100094, P. R. China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|November 9, 2023
概括
研究人员使用液晶弹性体 (LCE) 开发了先进的可变形超结构,以提高性能. 这些基于LCE的新型结构提供了高压力和应变能力,推动了机器人和航空航天领域的应用.
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
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 与自然材料相比,可变形的超结构提供了优越的大变形特性.
- 传统的基板限制了可变形超结构在机器人和航空航天等先进领域的应用范围.
- 由于其独特的特性,液晶弹性体 (LCE) 是一个有前途的替代基板材料.
研究的目的:
- 用氨基烯酸基LCE作为可变形超结构的基板,增强驾驶应力和应变能力.
- 为了研究不同氨酸与烯酸酸比对LCE热和机械性能的影响.
- 开发和验证一种基于LCE的新型超结构,用于可重新配置的应用程序,具有负的Poisson比率.
主要方法:
- 基于氨基烯酸盐的液晶弹性体 (LCEs) 的合成和表征,具有不同的摩尔比率.
- 基于超弹性理论,为LCEs开发一种异型有限变形模型,以预测温度诱导的变化.
- 使用激光切割制造基于LCE的切纸结构,具有负波桑比率和2D网格超结构.
- 实验分析和有限元法 (FEM) 模拟以研究开发的超结构的变形过程.
主要成果:
- 具有0.9的氨基-烯酸盐摩尔比率的LCE显示出最佳的聚合度,破裂时的延长和性.
- 开发的异型有限变形模型准确地捕获了在热激活下LCE的配置变化.
- 制造的基于LCE的超结构表现出预编程的可变形性和负的Poisson比率,经过实验和FEM结果验证.
结论:
- 基于氨基烯酸盐的LCE作为高性能可变形超结构的有效基板,提供可调节的热和机械性能.
- 开发的基于LCE的上层结构具有负波桑比率,这表明了高级可重新配置系统的巨大潜力.
- 这项研究为增强可变形超结构和LCE在国防,航空航天和生物机器人技术中的应用铺平了道路.
