【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在自然界中，許多生物體會根據(jù)不斷變化的環(huán)境對自身結(jié)構(gòu)進行重編程，以提高生存機會。液晶彈性體(LCE)因其優(yōu)異的可編程性及快速、可逆的熱致應(yīng)變，成為可重編程驅(qū)動器材料的理想選擇。受生物自我調(diào)節(jié)機制啟發(fā)，研究人員開發(fā)了熱輔助組裝的LCE驅(qū)動器。然而，現(xiàn)有的可重編程LCE驅(qū)動器的編程過程通常需要在超過120°C的高溫環(huán)境中進行，這可能導(dǎo)致對齊的液晶元在聚合物網(wǎng)絡(luò)中松弛，從而削弱其形狀變形性能，并限制其在生物應(yīng)用及與低耐熱材料的集成能力。
 

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子團隊長期從事仿生智能高分子材料的構(gòu)建及其在驅(qū)動、柔性傳感器件與軟體機器人等領(lǐng)域的應(yīng)用探索。近期，針對此問題，該團隊提出了一種氫鍵超分子LCE體系，能夠在制造后使用模塊化策略在溫和熱處理下快速重編程其結(jié)構(gòu)，以完成附加功能(圖1)。該項工作基于氫鍵超分子網(wǎng)絡(luò)通過溫和的熱處理實現(xiàn)了LCE模塊的重新配置和重新編程，展示了一種簡單且可定制設(shè)計的方法，用于高材料和高能效的多能軟體機器人。所提出的工作將成為基于弱相互作用，特別是氫鍵的超分子動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計原則，為在資源有限的條件下使用更多其他材料系統(tǒng)構(gòu)建的進化軟體機器人提供設(shè)計原則。
 

　　相關(guān)結(jié)果以題為“Hydrogen-bonded Supramolecular Network Enabled Gentle Reprogramming of Liquid Crystal Elastomer toward Evolutionary Robot”的論文發(fā)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學(xué)基金項目(LD22E050008)、中德流動計劃項目(M-0424)、寧波國際合作項目(2023H019)、中國博士后科學(xué)基金項目(2023M743619)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會項目(2023313)資助。
 

圖1 實現(xiàn)可編程氫鍵超分子液晶彈性體(H-LCE)驅(qū)動器的仿生基礎(chǔ)原理圖