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    近日，清華大學(xué)化學(xué)系與英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室合作在國(guó)際著名期刊《自然材料》（Nature materials）上在線(xiàn)發(fā)表了題為《通過(guò)可交換共價(jià)鍵實(shí)現(xiàn)可塑的液晶彈性體驅(qū)動(dòng)器》（Mouldable liquid-crystalline elastomer actuators with exchangeable covalent bonds）的研究論文，報(bào)道了利用可逆酯交換反應(yīng)成功制備可塑形的、可重復(fù)加工的液晶彈性體材料。清華大學(xué)化學(xué)系2012級(jí)博士生裴志強(qiáng)和2012級(jí)碩士生楊洋為文章的共同第一作者。

　　液晶彈性體材料在熱、光、電、磁等外界刺激下可發(fā)生形狀的自發(fā)改變，作為致動(dòng)器及感應(yīng)器在人工肌肉、柔性機(jī)器人、盲人顯示器等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。這種形狀的改變是基于高分子內(nèi)部的液晶有序性，通過(guò)光、熱、磁等方式改變這種有序性將產(chǎn)生可逆的宏觀形狀變化。為了使液晶彈性體發(fā)生實(shí)際意義的形狀改變，必須將液晶高分子鏈作單疇取向（單疇是指液晶分子鏈中很窄的或單一取向的區(qū)域）。傳統(tǒng)的兩步交聯(lián)法、外場(chǎng)和界面條件交聯(lián)法等制備單疇液晶彈性體的工藝，或工藝復(fù)雜并成功率低，或僅適用于微米級(jí)樣品。正因如此，長(zhǎng)久以來(lái)，這種液晶彈性體材料在現(xiàn)實(shí)生活中難以應(yīng)用。

　　該研究提出利用可逆酯交換交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)替代永久交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的思路，先制備具有優(yōu)異形狀記憶性和可加工性的多疇液晶彈性體材料。再在此基礎(chǔ)上，只需用簡(jiǎn)單模具在高溫下對(duì)材料進(jìn)行拉伸使液晶基元取向，冷卻到常溫即可得到單疇的液晶彈性體。所制備的單疇液晶彈性體不僅液晶取向度高，力學(xué)性能優(yōu)異，而且可塑造出不同的形狀結(jié)構(gòu)。而在過(guò)去，除了平面的薄膜樣品，液晶彈性體很難具有其它的形狀。

　　該研究中制備單疇液晶彈性體的簡(jiǎn)易方法是液晶彈性體實(shí)際應(yīng)用的重大突破，為液晶彈性體作為驅(qū)動(dòng)器和感應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)辟了道路。例如圖中所示的圓突起，經(jīng)過(guò)摻雜碳納米管等物質(zhì)后可實(shí)現(xiàn)光照可逆驅(qū)動(dòng)，為基于液晶彈性體觸覺(jué)顯示器的制備提供可能。

　　本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家973項(xiàng)目的資助。