Élastomères à cristaux liquides à réponse photothermique contrôlée par des liaisons d’oxime-uréthane dynamiques et leur comportement de grande déformation réversible

Yu-xi Zhao ,  

Xin-yi Wang ,  

Ke-ke Yang ,  

摘要

Les élastomères à cristaux liquides (LCEs), dotés d'une capacité de déformation réversible et d'une réponse rapide aux stimuli, sont devenus le système de matériaux le plus prometteur pour construire des actionneurs souples haute performance. Cependant, le défi actuel important est de savoir comment contrôler conjointement les liaisons dynamiques et la topologie du réseau afin de réaliser la reconfigurabilité dynamique, la réponse multi-stimuli et une grande capacité de déformation réversible des LCEs. Dans ce travail, grâce à la réaction synergique d'addition thiol-Michael et d'addition azotazole-Michael, des groupes d’oxime-uréthane dynamiques (QDO), intrinsèquement photosensibles, ont été introduits de manière contrôlée dans le réseau LCE, aboutissant à la fabrication d'une série d’élastomères LCE-QDO alliant reconfigurabilité du réseau et grande capacité de déformation réversible. Les liaisons oxime-uréthane dynamiques dans le réseau peuvent faire l’objet d’un échange réversible sous stimulation thermique ou par lumière proche infrarouge, réalisant ainsi une reconstruction topologique du réseau et une orientation mono-domaine. Après programmation thermique, la déformation réversible du LCE-QDO dépasse 140 % avec un taux de récupération de forme de 99,5 %. Grâce à son excellente capacité de conversion photothermique, un modèle de grue intelligente basé sur un film LCE-QDO peut soulever un poids 645 fois supérieur à son propre poids sous stimulation par lumière proche infrarouge, avec une capacité de travail maximale de 125 kJ/m3. Ce matériau combine une grande déformation réversible, une réponse photothermique rapide, une reconfiguration soudable et une capacité de conduite sous charge, démontrant un bon potentiel d’application dans les domaines des robots souples et des actionneurs biomimétiques.

关键词

Élastomères à cristaux liquides; actionnement grande déformation; liaisons d’oxime-uréthane dynamiques; programmation photocontrôlée

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