会“尬舞”的液晶聚合物致动器

软材料作为活动部件在执行或传递机械运动方面有着越来越广泛的应用。源于智能机器人领域的发展需要，各种可响应化学、温度、湿度、电磁场以及光刺激的组分被引入软材料，以赋予其刺激响应性。其中，光响应性聚合物材料的刺激源是远程可控、空间精度高的光，成为近来智能致动器领域研究的热点。目前，基于光化学异构反应、光热效应等并结合器件不对称结构设计等策略，已发展了诸多光响应性致动体系，广泛用于液体传输、微球转移、光驱动马达等场合。但是，目前基于单一光响应性软材料体系实现智能器件弯曲、扭曲、转动等多种致动需求仍是一项挑战性工作。

近日，加拿大舍布鲁克大学的赵越（Yue Zhao）教授研究团队制备了近红外（NIR）染料掺杂的液晶聚合物（liquid crystal polymer, LCP）条状致动器，一侧是单轴取向的交联液晶单畴（致动侧）而另一侧是交联液晶多畴（非致动侧）。该致动器基于不同的工作条件，在NIR激光照射下能够分别执行正向/方向推动物体移动、转向爬行、“手臂”摆动等一系列动作。致动器件的运动模式、方向及幅度具有优异的可控性，在智能机器人领域具有巨大的应用前景。

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

研究人员以含肉桂基交联基团的共聚物液晶弹性体（LCE）体系为非均相交联基体材料（下图a），以imNi8(4)（下图b）为刺激响应性组分构筑了光热响应性液晶聚合物体系LCE/imNi8(4)（0.2 wt%）。该体系在974 nm处具有较强的吸收，且具有优异的UV光稳定性和热稳定性。在980 nm激光辐照下，该液晶体系展现出良好的光热效应：在3.9 Wcm^-1 的光强下4 s内能够达到聚合物体系的各向同性转变温度（T_NI ~ 55 ℃），条状LCP膜展现出优异的可逆光致弯曲行为。