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液晶弹性体（LCEs）被视为新兴的功能材料，在制造智能软机器人、仿生设备和光子致动器方面具有潜力。
近日，北京大学杨槐、张兰英，江西师范大学兰若尘团队设计并合成了一种具有动态硼酸酯基团的新型功能液晶（LC）单体。这种新分子具有宽液晶相和可聚合的丙烯酸双键，有利于后续聚合制备薄膜。制备的LCEs基质本质上是自修复和自焊接的。此外，这种材料可以用作多功能基质，以功能化为各种设备。通过将湿度响应的聚集诱导发射（AIE）分子引入LCEs薄膜中，其在低相对湿度（RH）下表现出明亮的荧光。最后，将硫化铜（CuS）纳米颗粒掺杂到LCEs薄膜中以实现可编程的热响应变形。这项工作为智能软机器人在驱动领域的发展提供了有价值的见解。相关研究成果发表于《Adv. Funct. Mater》上。
图文解析
图 1. C6B 分子的自修复特性及表征。a) C6B 分子的三聚体和水解形式。b) 添加 D2O 之前（红线）和之后（灰线）的 C6B 分子的 1H NMR 光谱。c) C6B 分子在潮湿（红线）和干燥（灰线）条件下的红外光谱。
图 2. AIE 分子的合成与表征。a) AIE 分子的 1H NMR 光谱。b) AIE 分子（1×10−5 mol L−1）随 RH（30–80%）增加的吸收光谱。c) 不同 RH（20–80%）下 DMSO 中 AIE 分子（1×10−5 mol L−1）的荧光光谱变化。d) AIE 分子在干燥（20% RH）和潮湿（80% RH）大气中重复荧光变化和恢复的循环。
图 3. 含 C6B 和 AIE 分子的 LCEs 薄膜的组成、制备及液晶性能测试。a) 液晶单体、硫醇单体和 AIE 分子的化学结构。b) LCEs 薄膜制备示意图。c) 可见光照射下单畴和多畴 LCEs 薄膜的真实图像。比例尺：50 毫米。d) 单畴和多畴 LCEs 薄膜的 XRD 图像。e) 单畴 LCEs 薄膜可逆热驱动的真实图像。f) 单畴 LCEs 薄膜热响应变形的重复循环。
图 4. 不同二硫醇含量（15、20 和 25 wt.%）的 LCEs 薄膜的 Tg 测试、机械性能测试和自修复性能测试。a) 相变性质（升温过程的第二循环，升温速率：15 °C min−1）和 b) 不同二硫醇重量比（15 至 25 wt.%）的 LCEs 薄膜的应力-应变曲线。c) LCEs 薄膜修复前后的真实图像（顶部）和光学显微镜照片（底部）。比例尺：50 毫米。d) 原始和在水的帮助下自修复的 LCEs 薄膜的应力-应变曲线。
图 5. a) 不同字母（Z、C 和 I）变换的示意图和真实图像，以及 b) 由自修复 LCEs 薄膜组装而成的风车图案。比例尺：50 毫米。
图 6. CuS 掺杂 LCEs 薄膜的光热特性。a) 随着激光强度的增加，CuS 掺杂 LCEs 薄膜的温度和曲率的变化。b) CuS 掺杂 LCEs 薄膜在拉伸后以及在不同激光辐照（808 nm）条件下的变形真实图像。c) CuS 掺杂 LCEs 薄膜曲率达到 0.15 mm−1 所需时间与激光强度变化之间的关系。d) 根据红外光谱估计的温度升高时水分损失的图，以及温度变化时荧光的变化。
图 7. 光编程将 2D 条变成 3D 变形。a) LCEs 薄膜经过不同光照和拉伸处理后的实验结果，显示弯曲、折叠和螺旋变形。b) 经过足够的激光照射（550 mW cm−2，10 s）后，没有应力梯度的 LCEs 薄膜（左）仅恢复到原来的长度和厚度，但没有折叠，而有应力梯度的 LCEs 薄膜（右）在局部光编程区域折叠出平面。c) 具有多种响应能力的软体机械臂的不同刺激变形循环（拉伸、释放、弯曲和展平）。
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