液晶网络 (LCN) 形成过程中编码分子排序赋予预编程但固定的形状变形以响应外部刺激。动态共价键的结合使形状重新编程成为可能,但也永久地改变了网络结构。最近,科研人员讨论了一种熵方法,该方法可以通过从各向同性 LCN 有机凝胶中直接蒸发溶剂来编程复杂的形状。根据溶剂蒸发过程中有机凝胶的变形模式,可以根据需要从同一 LCN 擦除和重新编程不同的形状。解耦网络合成和分子排列的能力放宽了对 LCN 化学和排列方法的要求,允许实现各种折纸/剪纸结构和从数字光处理技术打印的 LCN 的 4D 形状变形,具有无法实现的空间和时间控制.:

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图 1. a) LC 有机凝胶的合成和 LCN 通过溶剂蒸发的形成。b) 通过自由溶剂蒸发形成多域 LCN 的示意图。插图:横截面 SEM 图像和 2D WAXD 图像。c) 通过定向溶剂蒸发(单轴拉伸)形成单域 LCN 的示意图。

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图 2. a) 分别在单轴拉伸和无变形下溶剂蒸发的样品的驱动行为照片。b) 图 2A 所示的单轴拉伸样品的 DMA 循环驱动曲线。c) 作为溶剂函数的驱动应变。d) 作为蒸发温度函数的应变驱动。e) 驱动应变对溶剂蒸发过程中施加的力的依赖性。f) 归一化残余应变与甲苯溶胀时间之间的关系。

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图 3.a) 在甲苯蒸发过程中通过应用空间变形进行形状编程和驱动。b) 用于可逆驱动的 LCN 擦除和重新编程的示意图。c) 可逆驱动的多阶段擦除和重新编程过程的可视化演示。

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图 4.a) 折纸起重机。b) 剪纸金字塔。

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图 5.a) 基于 DLP 的 3D 打印设置、墨水配方和编程说明。b) 三个不同的 3D 打印 LCN 对象和相应的可逆驱动。对于所有样品,甲苯在 60 oC 下蒸发过夜。c) 支柱结构的驱动重新编程(从扭曲到压缩)。

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相关论文以题为Solvent-Assisted 4D Programming and Reprogramming of Liquid Crystalline Organo-gels发表在《Advanced Materials》上。通讯作者宾夕法尼亚大学杨澍教授

参考文献

doi.org/10.1002/adma.202107855

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