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基于液晶彈性體的軟體驅動器具有驅動性能優異、質量輕和可無線操控等諸多優點，在醫療器械、智能紡織、機器人等應用領域前景廣闊。然而，液晶軟體驅動器的制備工藝復雜，通常需要兩步甚至多步操作才能完成；且材料的形狀和驅動模式無法根據應用需求進行靈活調整，因此限制了其實際應用。近日，上海交通大學的劉湍和林秋寧等人從分子結構設計出發構建了一種熱塑型液晶彈性體。該材料能夠采用機械拉伸或熔融擠出一步制備成型，并在溫度調控下展現出可逆且穩定的驅動行為。

圖1?熱塑性液晶彈性體的合成、拉伸誘導網絡取向和固定

本工作報道的液晶彈性體是非共價交聯的，其結構中含有氫鍵作為物理交聯點以及短支鏈用于避免物理結晶。在拉伸或剪切力的作用下，液晶結構單元發生取向，同時氫鍵發生動態重排，從而僅用一步就完成了液晶網絡的取向和及其固定。與現有研究工作相比，本工作極大的簡化了液晶彈性體的制備工藝。

圖2 采用簡單機械拉伸制備液晶軟體驅動器

基于上述工作原理，我們采用一步機械拉伸方式成功制備了多種液晶軟體驅動器，其中包括具有2D運動模式的螺旋形器件、具有3D運動模式的管狀器件以及具有光誘導驅動功能的八爪魚等。上述驅動器均是在室溫下經手工制備而成，說明制備過程便捷且具有DIY特征。

圖3?采用熔融紡絲和注塑制備液晶軟體驅動器

熔融紡絲和注塑成型是兩種常見的高分子工業化生產方式。本工作進一步證明了液晶軟體驅動器能夠通過這兩種方法進行加工。利用熔融紡絲，我們獲得了連續的液晶纖維；利用注塑成型，我們能夠在秒級時間內快速制備具有網格結構的驅動器。

因此，本論文工作首次實現了液晶軟體驅動器的一步制備，使其規模化和定制化制備成為可能。

論文信息

One-Step Manufacturing of Supramolecular Liquid-Crystal Elastomers by Stress-Induced Alignment and Hydrogen Bond Exchange

Yuexin Fan,?Prof. Tuan Liu,?Prof. Yuzhan Li,?Dr. Xuepei Miao,?Dr. Baihang Chen,?Jian Ding,?Zhixiang Dong,?Prof. Orlando Rios,?Dr. Bingkun Bao,?Prof. Qiuning Lin,?Prof. Linyong Zhu

本論文由碩士生樊玥欣在劉湍助理研究員和林秋寧研究員的指導下完成，并獲得了朱麟勇教授的大力支持和悉心指導。該研究成果得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、交大2030計劃、上海市浦江人才等項目的支持。

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202308793

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