科羅拉多大學(xué)丹佛分校于凱教授團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.：4D 打印長(zhǎng)纖維增強(qiáng)型液晶彈性復(fù)合材料
2024-10-07 來(lái)源：高分子科技
多功能復(fù)合材料由于其優(yōu)異的材料性能和對(duì)外界刺激所表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)響應(yīng)功能而得到了廣泛的研究與應(yīng)用，4D 打印的快速發(fā)展也在不斷地推進(jìn)多功能復(fù)合材料的更新迭代。而在4D打印長(zhǎng)纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料方面還面臨的很大的挑戰(zhàn)。
圖1: (a) 4D打印裝置示意圖 (b) 液晶元的定向機(jī)理示意圖
圖2 合成液晶彈性體樹(shù)脂的材料化學(xué)結(jié)構(gòu)
單疇區(qū)(monodomain)液晶彈性體復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)之一是其可逆的對(duì)熱環(huán)境下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。單疇區(qū)(monodomain)液晶彈性體在遇熱情況下會(huì)收縮，但是由于長(zhǎng)纖維的存在，其高模量會(huì)抑制液晶彈性體的收縮，從而產(chǎn)生彎曲這種變形模式。通過(guò)提前設(shè)計(jì)長(zhǎng)纖維的排列方式和打印的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所打印的復(fù)合材料可以得到比較復(fù)雜和可調(diào)節(jié)的變形模態(tài)。這種可調(diào)控的變形模式也為廣泛的應(yīng)用前景提供了支持。圖3 展示了不同幾何形狀和纖維排列方式在熱環(huán)境下的變形響應(yīng)。
圖3 不同幾何形狀和纖維排列方式在熱環(huán)境下的變形響應(yīng)
圖4 不同的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)型液晶彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能
圖5 電刺激下的纖維增強(qiáng)型液晶彈性體復(fù)合材料的驅(qū)動(dòng)效果
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52716-5
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（責(zé)任編輯：xu）
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