多模式和多刺激4D打印磁性复合材料液晶弹性体执行器
Erick R Espíndola-Pérez1, Javier Campo1, Carlos Sánchez-Somolinos1,2
1Departamento de Física de la Materia Condensada, Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza, Zaragoza 50009, Spain.
ACS applied materials & interfaces
|December 27, 2023
概括
研究人员使用4D打印开发了一种新的磁活性液晶弹性体 (LCE) 复合材料. 这种材料在应热和磁场时提供快速,可编程的形状变化,克服了传统LCE执行器的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 软机器人软机器人 软机器人软机器人
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 液晶弹性体 (LCE) 在暴露于热或光刺激时表现出显著的改变形状的能力.
- 与软磁性材料相比,LCE执行器的响应缓慢限制了它们的实际应用.
- 之前试图将磁响应集成到LCE中,由于填充剂度高,经常会损害执行器性能.
研究的目的:
- 开发一种具有可编程和多式联动功能的多刺激,磁性活性LCE (MLCE) 复合材料.
- 在响应速度和精度方面克服传统LCE执行器的局限性.
- 通过将热和磁刺激相结合,实现新的启动模式.
主要方法:
- 通过基于挤出的4D打印来制造MLCE复合材料.
- 在LCE矩阵内实现对中位素方向的数字控制,即使重量比为1:1 (LCE:MMPs).
- 研究对热和磁刺激的执行反应,无论是独立的还是组合的.
主要成果:
- 4D打印的MLCE执行器显示出显著的热变形和快速的磁场响应.
- 通过结合热和磁刺激来实现多式联动,使复杂的形状重新配置成为可能.
- 在高磁性微粒 (MMP) 度下,MLCE复合材料保持了性能,这与以前的方法相比是显著的改进.
结论:
- 开发的MLCE复合材料为软执行器提供了增强的速度,精度和可编程性.
- 多刺激驱动扩大了LCE在单刺激驱动器不足的领域的适用性.
- 这项技术具有潜在的应用,由光束转向装置的开发证明.
