在自然界中，感应环境刺激变化q将其{化ؓ(f)q动是许多生物体臛_重要的功能，例如攀爬植物卷ȝ向光性运动以?qing)食肉草?gu)虫的捕捉{。受q些植物們性运动（nastic plant motionsQ启发，U学家设计和制备?jin)一pdZ刺激响应材料的致动器Q或执行器）(j)以应用于不同领域Q例如聚合物“马䏀，人造肌肉，微型机器人，光控微流体，振荡器和发电(sh)机等。在q些Z材料的器件中Q偶氮苯液晶高分子执行器׃其出色的光控可变形性和可运动性（例如弯曲、滚动、步行、游泟뀁振动和螺旋扭{{）(j)而受到越来越多的x。然而，在液晶致动器领域仍存在许多挑战，例如如何分子的几何构型变化Q例如，偶苯的光异构化Q有效地转化为材料的宏观q动Q以?qing)如何将外部刺激有效地{化ؓ(f)速度可调和方向可控的自推q式q箋q动?
四川大学夏和生教授研I小l?/strong>?strong>加拿大Sherbrooke大学赵越教授研究组合作制备?strong>Z酯交换动态键的可加工偶苯液晶弹性体Q简UALCEQ，提出?jin)一U用光驱动液晶致动器做复杂运动的新策?/strong>。实验表明，β-基酯键在高温下l催化剂作用可以q行快速的酯交换反应ƈ赋予材料优良的可塑性，从而保证材料可以制成各cdŞ状的器g。实验预先将拉应变能量储存在ALCE薄膜中。在UV光照下Q存储的应变能量q行光热触发释放q协同偶氮苯液晶材料的光致Ş变，可以DALCE薄膜产生极大的收~力Q~7 MPaQ。这U强大光触发收羃力可以保证液晶致动器以“轮子”和“弹状马达”的形式产生自我推进的连l光控运动；q且Q通过改变储存拉应变能的大小和改变致动器的结构可以分别调节致动器的运动速度以及(qing)控制q动方向和运动模式?
?. UV光照引v的不对称变Ş使液晶聚合物“轮子”的重心(j)向左(a)或向?b)偏移Q由此生的力矩׃“轮子”远L朝向光源q动。不同“轮子”的光驱q动Q?c) 外层ALCE膜，伔R?00%Q向前滚动；(d) 外层ALCE膜，伔R?00%Q向前滚动；(e) 内层ALCE膜，伔R?00%Q向后滚动?
实验中液晶致动器是由ALCE/BOPP(双向拉聚丙?双层膜制?/strong>的。如? a所C，在UV光照下Q外层ALCE膜的朝光弯曲Q变qI(j)D“轮子”朝光一侧的曲率减小而背光一侧曲率保持不变。这U不对称的变形得“轮子”的重心(j)向左偏移从而生一个力矩驱低(k)轮子”背d源滚动。由于UV光诱导的收羃Q偶氮苯基团的光异构化）(j)仅发生在ALCE 膜的表面区域Q“轮子”变形的区域在其q动d光源后，可以借助于BOPP层弹性变形提供的回复力，恢复最初的形状。因此，致动器“轮子”在q箋的光照射下可以自推进式地循环q动。如? c和d所C，通过改变ALCE膜长率Q应变能Q的大小可以调节“轮子”的q动速度。实验表明，在相同的光照条g下，储存应变能较高（? cQ长率200%Q的“轮子”运动速度Q~1 cm s?1Q快于储存应变能较低Q图1 d伔R?00%Q的“轮子”运动速度Q~0.33 cm s?1Q?
相反圎ͼ当ALCE膜处于“轮子”的内层Ӟ?bQ，UV光透过BOPP层得内层ALCE?emsp; 背光弯曲Q从而导致“轮子”朝光一侧的曲率增大而背光一侧曲率保持不变。这U不对称的变形得“轮子”的重心(j)向右偏移从而生一个力矩驱使轮子朝向光源滚动（?eQ?/span>
q种通过拉应变能协同偶氮苯光异构化实现q动参数可控光驱q动的策略，也可以通过“弹状马达”的q动模式实现。当ALCE膜处于弹状致动器的内层ӞUV光以一定倾斜角度沿着“弹状马达”uU从左至x描可以驱使其自推q式地连l向前运动；反之Q当ALCE膜处于外层时Q相同条件UV光可以驱使其自推q式地向后运动?/span>
?2. (a)?b)“弹状马达”的光驱q动C意图。不同“马䏀的光驱q动Q?c) 内层ALCE膜，向前q动Q?b) 外层ALCE膜，向后q动?
对于ALCE膜处于内层的情况Q当UV光以一定倾斜角度沿着“弹”uU移动时Q“弹”被光辐照的区域q行快速的“螺旋紧~”运动，当光束离开时该区域又进行“螺旋松弛”运动来恢复原来形状。这U“螺旋紧~”到“螺旋松弛”的转变可以产生一个力矩驱低(k)弹状马达”向前滚动。由于“弹状马达”的不同区域都连l地q行q种“紧~——松弛”的转变Q所以这U光p动是自推q式和连l的?
对于另一UALCE膜处于外层的情况Q相反的“螺旋松弛”到“螺旋羃紧”的转变产生一个相反方向的力矩׃“马䏀向后滚动。这研I工作提出的用光驱动液晶致动器做自推q复杂运动的新策略，在光驱动聚合物致动器领域有潜在的应用价倹{?/span>
相关研究成果已在U发表在Advanced Materials (影响因子19.791)上，四川大学高分子材料工E国安点实验室Q高分子研究所为第一单位Q四川大学和Sherbrooke大学联合培养博士生卢锡立为第一作者，夏和生教?/strong>?/span>赵越教授为共同通讯作者。该研I工作得C(jin)国家自然U学基金Q?1433006Q、Natural Sciences and Engineering Research Councilof Canada (NSERC) 和留学基金委QCSCQ等资助?/span>
