【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在自然界中，許多生物體會(huì)根據(jù)不斷變化的環(huán)境對(duì)自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行重編程，以提高生存機(jī)會(huì)。液晶彈性體(LCE)因其優(yōu)異的可編程性及快速、可逆的熱致應(yīng)變，成為可重編程驅(qū)動(dòng)器材料的理想選擇。受生物自我調(diào)節(jié)機(jī)制啟發(fā)，研究人員開(kāi)發(fā)了熱輔助組裝的LCE驅(qū)動(dòng)器。然而，現(xiàn)有的可重編程LCE驅(qū)動(dòng)器的編程過(guò)程通常需要在超過(guò)120°C的高溫環(huán)境中進(jìn)行，這可能導(dǎo)致對(duì)齊的液晶元在聚合物網(wǎng)絡(luò)中松弛，從而削弱其形狀變形性能，并限制其在生物應(yīng)用及與低耐熱材料的集成能力。
中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事仿生智能高分子材料的構(gòu)建及其在驅(qū)動(dòng)、柔性傳感器件與軟體機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用探索。近期，針對(duì)此問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)提出了一種氫鍵超分子LCE體系，能夠在制造后使用模塊化策略在溫和熱處理下快速重編程其結(jié)構(gòu)，以完成附加功能(圖1)。該項(xiàng)工作基于氫鍵超分子網(wǎng)絡(luò)通過(guò)溫和的熱處理實(shí)現(xiàn)了LCE模塊的重新配置和重新編程，展示了一種簡(jiǎn)單且可定制設(shè)計(jì)的方法，用于高材料和高能效的多能軟體機(jī)器人。所提出的工作將成為基于弱相互作用，特別是氫鍵的超分子動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則，為在資源有限的條件下使用更多其他材料系統(tǒng)構(gòu)建的進(jìn)化軟體機(jī)器人提供設(shè)計(jì)原則。
相關(guān)結(jié)果以題為“Hydrogen-bonded Supramolecular Network Enabled Gentle Reprogramming of Liquid Crystal Elastomer toward Evolutionary Robot”的論文發(fā)表在Angewandte Chemie(Angew. Chem. Int. Ed., 2024, e202416095；DOI: 10.1002/anie.202416095；Hot paper)。本研究得到了浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(LD22E050008)、中德流動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(M-0424)、寧波國(guó)際合作項(xiàng)目(2023H019)、中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2023M743619)、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目(2023313)資助。
圖1 實(shí)現(xiàn)可編程氫鍵超分子液晶彈性體(H-LCE)驅(qū)動(dòng)器的仿生基礎(chǔ)原理圖
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