近日，中國科學技術大學工程科學學院及人形機器人研究院的李木軍研究團隊提出一種復合冷場3D打印技術，成功制備具有高取向序參數和多元形變能力的近環境溫度響應液晶彈性體（NAT-LCEs），并基于此開發了一種具有增強心率監測精度的腕帶系統。該技術促進了軟機器人技術、生物醫學設備和可穿戴電子設備的發展。成果以"3D Printing of Near-Ambient Responsive Liquid Crystal Elastomers with Enhanced Nematic Order and Pluralized Transformation"為題發表在國際期刊《ACS Nano》上。
技術突破亮點
3000%性能飛躍
1.取向序參數提升3000%（0.013→0.406）
2.實現室溫自發3D成型與雙向形變
3.開發出能主動貼合皮膚的智能監測腕帶
三大創新突破
1.精準分子操控：通過5℃低溫打印精確控制與鎖定液晶基元排列
2.智能形變編程：打印結構可隨溫度變化呈現螺旋、鞍形、"USTC"字母等復雜變形
3.生物兼容應用：材料響應溫度完全適配人體耐受范圍
圖1：復合冷場3D打印系統原理
圖2. 溫度對NAT-LCE材料性能的調控規律
圖3. 可編程多元形變展示
圖4：梯度性能智能材料制備
圖5. 智能心率監測腕帶系統
集成液態金屬加熱電路的LCE腕帶展現可穿戴設備應用：PID溫控系統使材料在50℃時產生收縮力，使腕帶主動貼合手腕。實測數據顯示，收緊狀態下顯著提高了測量精度并降低了噪聲，1000次疲勞測試后性能無衰減。這項技術為可穿戴設備帶來"自適應穿戴"新范式。
論文信息
標題：3D Printing of Near-Ambient Responsive Liquid Crystal Elastomers with Enhanced Nematic Order and Pluralized Transformation
期刊：ACS Nano
鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15521
