【仪表网 研发快讯】在自然界中，许多生物体会根据不断变化的环境对自身结构进行重编程，以提高生存机会。液晶弹性体(LCE)因其优异的可编程性及快速、可逆的热致应变，成为可重编程驱动器材料的理想选择。受生物自我调节机制启发，研究人员开发了热辅助组装的LCE驱动器。然而，现有的可重编程LCE驱动器的编程过程通常需要在超过120°C的高温环境中进行，这可能导致对齐的液晶元在聚合物网络中松弛，从而削弱其形状变形性能，并限制其在生物应用及与低耐热材料的集成能力。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子团队长期从事仿生智能高分子材料的构建及其在驱动、柔性传感器件与软体机器人等领域的应用探索。近期，针对此问题，该团队提出了一种氢键超分子LCE体系，能够在制造后使用模块化策略在温和热处理下快速重编程其结构，以完成附加功能(图1)。该项工作基于氢键超分子网络通过温和的热处理实现了LCE模块的重新配置和重新编程，展示了一种简单且可定制设计的方法，用于高材料和高能效的多能软体机器人。所提出的工作将成为基于弱相互作用，特别是氢键的超分子动态网络的设计原则，为在资源有限的条件下使用更多其他材料系统构建的进化软体机器人提供设计原则。
相关结果以题为“Hydrogen-bonded Supramolecular Network Enabled Gentle Reprogramming of Liquid Crystal Elastomer toward Evolutionary Robot”的论文发表在Angewandte Chemie(Angew. Chem. Int. Ed., 2024, e202416095；DOI: 10.1002/anie.202416095；Hot paper)。本研究得到了浙江省自然科学基金项目(LD22E050008)、中德流动计划项目(M-0424)、宁波国际合作项目(2023H019)、中国博士后科学基金项目(2023M743619)、中国科学院青年创新促进会项目(2023313)资助。
图1 实现可编程氢键超分子液晶弹性体(H-LCE)驱动器的仿生基础原理图
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