科罗拉多大学丹佛分校于凯团队《自然·通讯》: 4D 打印长纤维增强型液晶弹性复合材料

主要观点总结

本文介绍了科罗拉多大学丹佛分校于凯教授团队提出的4D打印制造长纤维增强型液晶弹性体复合材料的新方法。该方法具有独特的打印装置和液晶元定向技术，可形成单畴区液晶弹性体复合材料。该材料在热环境和电刺激下有可逆的动态响应和出色的力学性能，并展示了复杂的变形模态和驱动效果。

关键观点总结

关键观点1: 4D打印制造长纤维增强型液晶弹性体复合材料的新方法

文章介绍了一种新颖的4D打印方法，用于制造长纤维增强型液晶弹性体复合材料。该方法通过定制的4D打印装置和液晶元定向技术，形成单畴区液晶弹性体复合材料。

关键观点2: 单畴区液晶弹性体复合材料的优势

单畴区液晶弹性体复合材料具有可逆的对热环境下的动态响应和出色的力学性能。通过设计长纤维的排列方式和打印的拓扑结构，可以获得复杂和可调节的变形模态，为广泛应用提供支持。

关键观点3: 材料的应用前景

长纤维增强型液晶弹性体复合材料在热环境和电刺激下的独特性能，使其具有广泛的应用前景。该材料可应用于需要复杂和可调节变形模态的场合，如智能结构、传感器和执行器等。

文章预览

多功能复合材料由于其优异的材料性能和对外界刺激所表现出的动态响应功能而得到了广泛的研究与应用，4D 打印的快速发展也在不断地推进多功能复合材料的更新迭代。而在4D打印长纤维增强型复合材料方面还面临的很大的挑战。 近日， 科罗拉多大学丹佛分校 于凯教授 团队 提出了一种新颖的4D打印方法来制造长纤维增强型液晶弹性体复合材料。 图1(a) 展示了定制的4D打印装置；在这套4D打印装置中，长纤维顺着针筒穿过打印针头延伸到打印台面上；在打印针头移动的过程中，由于液晶弹性低聚物树脂的粘性，长纤维需要施加一定的剪应力方能将树脂拉出打印针头；这部分的剪应力会将原先在针筒里无序排列的液晶元沿着长纤维方向定向，而这些被定向的液晶元在出打印针头的时候会被紫外光快速的硬化，从而形成单畴区(monodomain)液晶弹性体。图 ………………………………