眾所周知,當(dāng)彈性體被拉伸并固定兩端時(shí),其長度將保持不變。無論這一過程是彈性形變還是塑性形變,當(dāng)撤去外力后,彈性體不會(huì)超過變形時(shí)達(dá)到的長度(圖1)。另一方面,從彈性體到柔性驅(qū)動(dòng)器的加工過程往往需要外界刺激或能量輸入。很少有合成材料能脫離這兩個(gè)范疇。
圖1. 典型的彈性形變和塑性形變以及自伸長過程
圖2. 彈性體的合成與自伸長過程做功
圖3.異常相的表征
作者們在其他LCE中沒有觀察到上述自伸長現(xiàn)象(圖3a)。可自伸長的LCE退火后的樣品呈白色樣品,只有在加熱下才表現(xiàn)出明顯的雙折射(圖3b、3d),而正常液晶在低溫下才表現(xiàn)出雙折射。伸長后,其雙折射仍然比正常的單疇LCE弱得多。廣角X射線散射(WAXS)表明這種異常相可能是該LCE的穩(wěn)定基態(tài),且其液晶疇可能非常小。通過跟蹤自伸長過程,作者們推測機(jī)理如下:在新制備的樣品拉伸過程中產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力并儲(chǔ)存了能量,隨著時(shí)間的推移,在存儲(chǔ)能量釋放的驅(qū)動(dòng)下,液晶疇取向的內(nèi)部能壘被慢慢克服,同時(shí)出現(xiàn)低雙折射的異常相態(tài);將預(yù)拉伸的狀態(tài)保持?jǐn)?shù)小時(shí)后,液晶疇的取向度增加,使得彈性體樣品的自然長度增加,產(chǎn)生自伸長現(xiàn)象。此外,當(dāng)LCE開始伸長時(shí),分子鏈形成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)可以“凍結(jié)”中間狀態(tài)并固定彈性體的形狀,因此撤去外力不影響繼續(xù)伸長。此時(shí)存儲(chǔ)的能量仍然存在,這是液晶疇持續(xù)取向和材料自伸長的主要驅(qū)動(dòng)力。
圖5. 通過自伸長獲得的多種柔性驅(qū)動(dòng)器
文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209853
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