刘玉云 俞燕蕾

光致形变液晶弹性体的研究进展

刘玉云①俞燕蕾②

①博士研究生，②教授，复旦大学材料科学系，上海 200433

液晶弹性体；光致形变；偶氮苯

光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性，因此光响应性高分子材料受到越来越多的关注。光响应高分子材料是指吸收光能后，能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料。通过合理的设计，光响应高分子材料可以产生光致形变，完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动；因此它可以制作成多种柔性智能执行器，在很多领域有着广泛的应用前景。笔者综述了近年来光致形变液晶弹性体材料及其在光驱动型柔性执行器方面的研究进展，并展望了该领域的发展前景。

1 引言

液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的状态，它像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，因此被称为“可流动的有序结构”。能够形成液晶的物质通常在分子中具有刚性结构，习惯上称之为液晶基元，也叫介晶基元。介晶基元通常是棒状或是盘状，这种结构有利于分子的有序堆积，如图1所示。

图1 具有棒状和盘状结构的液晶分子示例

液晶弹性体(liquid crystalline elastomer，LCE)是指非交联型液晶高分子经适度交联，并在各向同性态或液晶态显示弹性的高分子材料[1]。液晶弹性体结合了液晶的各向异性和高分子网络的橡胶弹性，因此具有良好的外场响应性、分子协同作用和弹性。液晶弹性体可以在外场(电场、温度、光等)的刺激下通过改变介晶基元的排列(甚至是液晶相到各向同性相的相转变)而产生形状的变化[2]，如图2所示。……