中國科大實(shí)現(xiàn)鐵磁液晶彈性體的雙各向異性可編程3D打印
能夠在外界刺激下變形的智能材料在軟體機(jī)器人等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。其中,鐵磁液晶彈性體具有多刺激響應(yīng)、多模式、多功能的特性,受到了研究人員的關(guān)注。然而,目前缺乏一種可以針對其兩個(gè)功能域進(jìn)行獨(dú)立編程的方法,大大限制了其制造能力。近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院機(jī)器人與智能裝備所李木軍副教授課題組,聯(lián)合近代力學(xué)系王柳特任教授以及南方科技大學(xué)劉吉副教授,提出了一種鐵磁液晶彈性體的雙各向異性可編程3D打印方法,成功實(shí)現(xiàn)了液晶取向和磁化強(qiáng)度的獨(dú)立編程,以及制件在不同外場刺激(熱、光、磁)下的可控多模式變形。該論文以"3D-printed ferromagnetic liquid crystal elastomer with programmed dual anisotropy and multi-responsiveness"為題發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》。 ![]() 鐵磁液晶彈性體的可編程雙各向異性3D打印及其多模式變形 該論文在墨水直寫打印過程中通過外磁場和流動(dòng)剪切實(shí)現(xiàn)鐵磁液晶彈性體中鐵磁域的磁化強(qiáng)度和液晶基元的取向。通過控制磁場與打印速度的方向和大小,分別實(shí)現(xiàn)了磁化強(qiáng)度和液晶取向的自由編程。結(jié)果顯示,在加熱變形的同時(shí),鐵磁液晶彈性體仍擁有磁變形能力,且表現(xiàn)出目前3D打印智能材料中最高的能量密度和響應(yīng)速度。在此基礎(chǔ)上,研究人員制造了一系列能夠在不同外場順序下進(jìn)行多模式變形的鐵磁液晶彈性體執(zhí)行器,并通過調(diào)控液晶彈性體基質(zhì)的變形溫度實(shí)現(xiàn)了順序變形。 |