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液晶弹性体在人工肌肉领域的研究进展

液晶与显示 2025年第2期40卷 201-217页

作者：陈雯慧周晓航刘珂北京大学工学院北京100871

液晶弹性体是一种由液晶基元构成的高分子材料,具有优异的弹性以及来源于液晶取向转变的可逆变形能力。这种特殊的可逆变形能力与自然肌肉的变形特征十分相似,使得液晶弹性体成为制备人工肌肉的理想材料之一,近年来得到广泛研究。本综... 详细信息

液晶弹性体是一种由液晶基元构成的高分子材料,具有优异的弹性以及来源于液晶取向转变的可逆变形能力。这种特殊的可逆变形能力与自然肌肉的变形特征十分相似,使得液晶弹性体成为制备人工肌肉的理想材料之一,近年来得到广泛研究。本综述介绍了基于液晶弹性体的人工肌肉的制备方式、驱动方式及应用表现。考虑到液晶弹性体人工肌肉与自然肌肉之间存在的差异,本综述着重对比了两者的驱动性能,详细介绍了针对液晶弹性体人工肌肉的驱动性能的改进方法,包括化学改性与结构优化。除此之外,本文也对近年来液晶弹性体人工肌肉在软体机器人及医疗设备领域的发展进行了论述与展望。

关键词：液晶弹性体人工肌肉驱动性能软体机器人医疗器械

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液晶弹性体柔性气动驱动器

液晶与显示 2025年第1期40卷 13-25页

作者：廖威陈植冰马佳哲杨忠强中国航发北京航空材料研究院先进复合材料科技重点实验室北京100095 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084 清华大学柔性电子技术实验室北京100084

液晶弹性体柔性驱动器凭借其独特的液晶各向异性与橡胶软弹性,展现出对多元刺激的灵敏响应能力及执行复杂大形变驱动的能力,成为科研领域的研究热点。其中,液晶弹性体柔性气动驱动器由于具有驱动方式简易,驱动条件温和等特点而备受关注... 详细信息

液晶弹性体柔性驱动器凭借其独特的液晶各向异性与橡胶软弹性,展现出对多元刺激的灵敏响应能力及执行复杂大形变驱动的能力,成为科研领域的研究热点。其中,液晶弹性体柔性气动驱动器由于具有驱动方式简易,驱动条件温和等特点而备受关注。近年来,科研工作者们围绕丰富液晶弹性体柔性气动驱动器的驱动模式、提高其响应速度与回复速度展开研究,并拓宽了其力学应用与光学应用。本文综述了液晶弹性体柔性气动驱动器的最新研究动态,介绍了其反常力学行为,并前瞻性地讨论了该技术在力学领域与光学领域的潜在应用前景,为相关领域的研究与发展提供了新视角与启示。

关键词：液晶弹性体驱动器气动驱动柔性刺激响应性智能材料

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液晶弹性体自持驱动器研究进展

液晶与显示 2025年第2期40卷 250-271页

作者：李理想江智超赵静张英刘清杨清刘玥肖尧予四川大学机械工程学院高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

液晶弹性体(Liquid Crystal Elastomers,LCE)驱动器是一类通过液晶基元取向与适度交联形成的各向异性聚合物网络材料。凭借其可逆驱动性、多样刺激响应性、快速响应性、可编程性和良好的力学性能,LCE驱动器在软体机器人、人工肌肉和微... 详细信息

液晶弹性体(Liquid Crystal Elastomers,LCE)驱动器是一类通过液晶基元取向与适度交联形成的各向异性聚合物网络材料。凭借其可逆驱动性、多样刺激响应性、快速响应性、可编程性和良好的力学性能,LCE驱动器在软体机器人、人工肌肉和微型智能器件领域具有广泛的应用潜力。近年来,以LCE的可逆驱动能力为基础,研究人员通过引入负反馈回路控制机制,构建了LCE自持驱动器,使LCE基于物理智能直接从恒定能源或自然环境获取能量,并模仿自然软体生物的规律性、连续性和自持续运动,实现自主连续变形和自持移动功能。本文从LCE刺激响应性出发,详细总结了LCE自振荡器和LCE自持行进器两大类自持驱动系统的构筑原理、负反馈控制机制、运动模式和潜在应用领域,并对LCE自持驱动系统的发展前景进行了展望。

关键词：液晶弹性体刺激响应性自持驱动自振荡器自持行进器

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液晶弹性体复杂分子取向及多重形变研究进展

液晶与显示 2025年第2期40卷 231-249页

作者：王振铭成茗武子轩邱昱元刘言军南方科技大学电子与电气工程系广东深圳518055 南方科技大学深圳市高分辨光场显示与技术工程研究中心广东深圳518055 光纤光缆先进制造与应用技术全国重点实验室(南方科技大学) 广东深圳518055

液晶弹性体作为一种具有可编程、多刺激响应、可逆形变的聚合软物质材料,在软体机器人、软体执行器、柔性电子器件、人造肌肉以及软光子学器件等领域展现出广阔的应用前景。液晶弹性体的多功能应用主要基于可编程的分子取向引起的复杂... 详细信息

液晶弹性体作为一种具有可编程、多刺激响应、可逆形变的聚合软物质材料,在软体机器人、软体执行器、柔性电子器件、人造肌肉以及软光子学器件等领域展现出广阔的应用前景。液晶弹性体的多功能应用主要基于可编程的分子取向引起的复杂多重形变,而不同的尺度、不同形貌的液晶弹性体形变对分子取向提出了不同的技术要求。本文综述了液晶弹性体常见的取向方法以及基于不同取向方法的不同尺度和形貌体系的液晶弹性体的多重形变模式,在此基础上,进一步总结了基于可编程复杂形变的液晶弹性体在软体机器人、可调光学器件、智能织物等方面的应用进展,展望了液晶弹性体当前所面临的挑战以及未来发展趋势。

关键词：液晶弹性体取向技术分子取向多重形变软体机器人可调光学器件

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液晶弹性体

化学世界 1993年第3期 49-49页

作者：郭秀春

用液晶分子的凝聚作为物理交联的新型热塑性弹性体,称为液晶弹性体。其特征是作为硬性链段的刚直液晶分子是二羧基四苯基。而软链段则是脂肪族二羧酸和乙二醇,它们作为合成之基本单体在温度200～300℃下进行熔融缩聚。以往热塑性弹性体... 详细信息

用液晶分子的凝聚作为物理交联的新型热塑性弹性体,称为液晶弹性体。其特征是作为硬性链段的刚直液晶分子是二羧基四苯基。而软链段则是脂肪族二羧酸和乙二醇,它们作为合成之基本单体在温度200～300℃下进行熔融缩聚。以往热塑性弹性体均采用聚合度为几十至几百之高分子链作为通常之硬链段,而液晶弹性体则采用低分子液晶作为硬链段。因此前者硬链段的相对含量以重量计高达50%;后者则含量低至20%以下。液晶弹性

关键词：液晶弹性体硬链段热塑性

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可设计与可重构形变的液晶弹性体研究进展

液晶与显示 2025年第2期40卷 218-230页

作者：曾宪兵段睿珏郭玉冰北京理工大学医学技术学院北京100081

液晶弹性体因其可设计的形变与高达400%的应变在人工肌肉、软体机器人、微型机器人等领域有着重要的潜在应用。液晶弹性体的可设计形变源于其可设计的复杂分子取向图案。本文综述了实现液晶弹性体可设计分子取向图案的技术,包括机械拉... 详细信息

液晶弹性体因其可设计的形变与高达400%的应变在人工肌肉、软体机器人、微型机器人等领域有着重要的潜在应用。液晶弹性体的可设计形变源于其可设计的复杂分子取向图案。本文综述了实现液晶弹性体可设计分子取向图案的技术,包括机械拉伸取向技术、外场取向技术、表面取向技术和3D打印技术,分析了各种技术的取向原理及应用场景,总结了各种技术的优缺点。同时,介绍了目前可重构形变液晶弹性体的研究进展。可重构形变液晶弹性体能够在外界刺激下表达出不同的形变模式,具有一定的环境适应性,因此其具有更广泛的应用前景。本文通过研究实例简要讲解了几种实现液晶弹性体可重构形变的策略。最后,简单展望了液晶弹性体可设计形变和可重构形变的发展趋势。

关键词：液晶弹性体可设计形变可重构形变智能材料

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液晶弹性体的研究进展

化学进展 2006年第10期18卷 1352-1360页

作者：邓登朱光明宋斐校峰王金花西北工业大学应用化学系西安710072

综述了液晶弹性体的结构、制备以及应用的研究现状,介绍了液晶弹性体突出的物理性能,并对液晶弹性体的发展前景做了展望。

关键词：液晶弹性体液晶聚合物网络单畴液晶压电性铁电性

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液晶弹性体的结构功能一体化研究进展

科学通报 2024年第27期69卷 4038-4055页

作者：聂振洲王猛杨洪东南大学化学化工学院数字医学工程全国重点实验室南京211189

液晶弹性体(liquid crystal elastomers,LCEs)是一类优异的软物质形变材料,对热、光、电、磁等外源刺激能够产生驱动响应,具有强刺激响应性、快速和大幅度的形变量以及可逆形变功能.液晶弹性体材料广泛应用于软体机器人、人工肌肉、智... 详细信息

液晶弹性体(liquid crystal elastomers,LCEs)是一类优异的软物质形变材料,对热、光、电、磁等外源刺激能够产生驱动响应,具有强刺激响应性、快速和大幅度的形变量以及可逆形变功能.液晶弹性体材料广泛应用于软体机器人、人工肌肉、智能器件和光学防伪等领域,是功能高分子与智能材料的前沿研究方向,具有重要的科学意义和应用价值.近些年,随着结构在软形变材料领域的蓬勃发展,结构功能一体化成为先进形变材料研究的新范畴,通过对驱动器形态的精准设计,将几何结构的物理和机械特征引入主动驱动系统,赋予液晶弹性体材料多重形状变化和驱动功能,提升了材料的灵敏性、响应性、轻质性和功能集成性.本文综述了液晶弹性体的结构功能一体化研究进展,探讨了在形变材料体系的结构功能一体化构建策略和驱动机制,即液晶弹性体取向调控技术与几何结构机械特性的耦合效应.依据形态和功能特点,将结构功能一体化分为常规结构功能一体化(薄膜状、纤维状和管状结构)、智能结构功能一体化(折纸剪纸、机械超材料、双稳态结构、拓扑结构和表面微结构)和组装结构功能一体化.其中,常规结构功能一体化实现了多种复杂形变和自主化运动功能;智能结构一体化强调了新奇和非常规的驱动能力,如折叠展开和精细微结构变化.组装结构功能一体化聚焦模块化组装和集成化控制,满足了软体机器人的功能和应用需求.最后,本文展望了液晶弹性体的结构功能一体化未来发展和研究挑战.

关键词：液晶弹性体结构功能一体化取向调控软体驱动器刺激响应材料

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液晶弹性体的研究进展

现代化工 2005年第z1期25卷 84-88页

作者：凌有道吕满庚中国科学院广州化学研究所广东省电子有机聚合物材料重点实验室

综述了液晶弹性体,主要是侧链液晶弹性体、主链液晶弹性体的合成方法,液晶弹性体的热弹性、光弹性、压电性、机械力场下的取向性、溶胀行为以及形变中内能与熵的作用等物理性质,介绍了其在人工肌肉、纳米机械、人工智能、形状记忆等方... 详细信息

综述了液晶弹性体,主要是侧链液晶弹性体、主链液晶弹性体的合成方法,液晶弹性体的热弹性、光弹性、压电性、机械力场下的取向性、溶胀行为以及形变中内能与熵的作用等物理性质,介绍了其在人工肌肉、纳米机械、人工智能、形状记忆等方面的潜在应用前景及最新研究成果。

关键词：液晶弹性体制备物理性质应用研究