加州大学圣地亚哥分校团队开发新型工艺,通过链缠结增强液晶弹性体性能,Chemfish 高纯度单体成要害支持。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c04077
克日,加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)Shengqiang Cai研究团队在《ACS 应用质料与界面》期刊揭晓主要效果,展现了一种通过机械捏合诱导链缠结来显著提升液晶弹性体(LCEs)热机械性能的新要领。该研究中,我公司Chemfish 提供的高纯度单体 4-(6-(丙烯酰氧基) 己基氧基) 苯甲酸酯(C6BAPE,97%)作为焦点质料,为构建高性能 LCE 网络提供了要害支持,推动了智能质料领域的手艺突破。
一、研究配景:智能质料的性能瓶颈与立异路径
液晶弹性体(LCEs)是一类兼具弹性与液晶各向异性的智能质料,在柔性机械人、传感器、驱动器件等领域具有辽阔应用远景。然而,古板 LCEs 在高温下机械性能衰减、驱动应力缺乏等问题,限制了着实际应用。此前研究多聚焦于交联密度调控,而 UC San Diego 团队首次提出通过 **“链缠结网络构建”** 提升性能,为 LCEs 设计开发了新偏向。
纠缠 LCE 的制造历程。示意图说明晰 LCE 面团的合成,然后对 LCE 面团举行机械揉捏以形成高度缠结的 LCE。与通例 LCE 相比,捏合历程会引起更高密度的缠结。
二、焦点效果:链缠结让 LCEs 性能实现多维度突破
研究团队通过重复折叠与压缩的机械捏合工艺,在 LCE 聚合物网络中引入高密度链缠结。实验批注,该要领使 LCEs 的强度提升 4 倍、断裂应变提高 3 倍,且在 150°C 高温下仍坚持优异的力学稳固性。别的,缠结 LCE 的驱动应力较通例质料提升 1.6 倍,耐自破碎温度显著提高,解决了古板 LCEs 在高温下易失效的难题。
图 2.缠结 LCE 的机械性能。(a) 差别应变速率下通例和缠结 LCE 之间的应力-应变曲线较量。(b) 文献中纠缠多域 LCE 与种种其他多域 LCE 的断裂韧性和断裂应变的较量。
更主要的是,链缠结工艺为单畴 LCE 制备提供了新路径。通过捏合形成初始缠结网络,团结紫外光交联,团队乐成制备出具有定向排列液晶基元的单畴 LCE,其在 40–50°C 温度区间内驱动应变最佳,且经 10 次以上热循环后性能无显着衰减,为高精度驱动器件开发涤讪了基础。
三、Chemfish 产品的要害作用:高纯度单体修建性能基石
在质料制备历程中,Chemfish 提供的 C6BAPE 单体作为含液晶基元的焦点质料,施展了不可替换的作用:
精准构建聚合网络:C6BAPE 与链 extender(EDDET)按 50:49 的准确比例反应,其高纯度(97%)确保了聚合反应的可控性,阻止杂质滋扰链缠结的形成;
付与质料智能响应特征:分子结构中的苯甲酸酯单位作为液晶基元,使 LCE 具备温度诱导的相转变能力(nematic-isotropic 相变),从而实现热驱动功效;
优化缠结网络拓扑:C6BAPE 的长链结构为机械捏合提供了理想的分子骨架,其聚合后的柔性链段在捏合中更易形成互锁缠结,进而增强质料的强度与韧性。
四、行业影响与未来展望
该研究的通讯作者 Shengqiang Cai 教授指出:“链缠结工艺与 Chemfish 高纯度质料的团结,突破了古板 LCEs 性能优化的瓶颈。这不但为智能驱动器设计提供了新要领,还可拓展至纤维、3D 打印结构等领域。”未来有望在柔性机械人、自顺应光学器件、生物医学植入体等场景中实现应用。
CHEMFISH作为高端质料提供商,我们始终致力于为前沿质料研究提供高质量功效分子,此次合作效果印证了高纯度质料对立异手艺的支持价值。
关于本研究:该效果揭晓于《ACS Applied Materials & Interfaces》(DOI: 10.1021/acsami.5c04077),加州大学圣地亚哥分校 Devyansh Agrawal、Gaoweiang Dong 为配合第一作者,Shengqiang Cai 教授为通讯作者。