Elastômeros de cristal líquido fototérmicos controlados por ligações dinâmicas de oxima-uretano e seu comportamento de grande deformação reversível

Yu-xi Zhao ,  

Xin-yi Wang ,  

Ke-ke Yang ,  

摘要

Elastômeros de cristal líquido (LCEs), devido à sua capacidade de deformação reversível e rápida resposta a estímulos, tornaram-se o sistema de materiais mais promissor para construir atuadores macios de alto desempenho. No entanto, o desafio importante atual é como controlar de forma coordenada as ligações dinâmicas e a topologia da rede para alcançar a reconfigurabilidade dinâmica, a resposta a múltiplos estímulos e a grande capacidade de deformação reversível dos LCEs. Neste trabalho, por meio da reação sinérgica de adição tio-Michael e adição azol-nitrogênio-Michael, grupos dinâmicos de oxima-uretano (QDO) com propriedades fototérmicas intrínsecas foram introduzidos de forma controlada na rede LCE, construindo com sucesso uma série de elastômeros LCE-QDO que combinam reconfigurabilidade da rede e alta capacidade de deformação reversível. As ligações dinâmicas de oxima-uretano na rede podem sofrer trocas reversíveis sob estímulo térmico ou luz infravermelha próxima, alcançando a reconstrução topológica da rede e orientação de domínio único. Após programação térmica, a deformação reversível do LCE-QDO excede 140%, com taxa de recuperação de forma de 99,5%. Utilizando sua alta eficiência de conversão fototérmica, um modelo de guindaste inteligente baseado em filme LCE-QDO pode levantar cargas 645 vezes seu próprio peso sob condução por luz infravermelha próxima, com capacidade máxima de trabalho de 125 kJ/m3. Este material combina grande deformação reversível, resposta fototérmica rápida, reconfiguração soldável e acionamento sob carga, demonstrando excelente potencial de aplicação em robótica macia e atuadores biomiméticos.

关键词

Elastômeros de cristal líquido; acionamento de grande deformação; ligações dinâmicas de oxima-uretano; programação controlada por luz

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