可切换形状的液晶聚合物执行器具有光诱导的形状记忆效应
Jinlei Wang1, Feng Pan1, Xiaojun Liu1
1College of Smart Materials and Future Energy, State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, 2005 Songhu Road, Shanghai 200438, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|August 12, 2025
概括
研究人员开发了可切换形状的液晶聚合物 (LCP) 执行器,可以改变其形状和功能. 这一创新使软执行器能够执行多个任务,如使用光线滚动,爬行和抓取.
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
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 软执行器的初始形状对其性能至关重要,影响应力分布和变形.
- 可光变形液晶聚合物 (LCP) 提供精确的,光诱导的变形,但通常具有固定的初始形状,限制了功能.
- 现有的LCP执行器由于其不可切换的初始形状,通常具有单一功能.
研究的目的:
- 为了创建具有多种功能的可切换形状的LCP执行器.
- 在可光变形的LCP系统中集成一种非热光诱导形状记忆效应 (SME).
- 为了使LCP执行器能够在不同的形状和运动模式之间进行转换.
主要方法:
- 可改变形状的LCP执行器的制造,采用可逆光二氧化的可逆光二氧化为光诱导的SME.
- 利用分散红色1烯酸盐的光热效应来控制中位素对齐,并使切换形状的独立执行成为可能.
- 开发一种新的策略,将形状记忆集成到可光变形的LCP中.
主要成果:
- 通过可逆光二分化,已证明LCP表现出光诱导的形状记忆效应 (SME).
- 通过光诱导的中位素对齐变化实现了不同形状的独立激活.
- 成功制造了一种柔软的执行器,能够实现多种运动模式:滚动,爬行和抓取.
结论:
- 这项研究为多形态和多功能软执行器提供了一种新的设计.
- 开发的形状交换机制提升了基于LCP的智能系统的复杂性和多功能性.
- 这项工作为设计适应性和多功能软机器人组件建立了新的范式.
