化学系杨忠强课题组利用针织技术增材制造液晶弹性体驱动器
2024/04/10
柔性驱动器具有柔性和适应性,相较于传统的刚性驱动器能够更好地与脆弱物体或生物体进行安全交互,适应复杂的动态环境。在众多用于构筑柔性驱动器的智能材料中,液晶弹性体(LCE)因其能够在外部刺激下发生取向变化,产生大幅度可逆形变而引人关注。然而,目前增材制造方法通常引入化学交联来固定LCE网络,一旦成型难以二次加工和回收利用。如何制备具有特定三维形变能力且可完全回收的LCE驱动器仍具挑战。为此,清华大学化学系杨忠强课题组首次提出了基于针织技术增材制造LCE驱动器的策略。

图1.(a)针织结构LCE驱动器的制备、拆解和再针织过程;(b)正针及(c)反针LCE针织环的结构及内部扭矩示意图
课题组首先利用熔融纺丝技术连续制备了沿纤维长轴取向的LCE纤维,随后通过商用针织机加工成含有不同针织组织的LCE织物。由于针织结构由单根连续纤维通过物理缠结组成,LCE驱动器可以被拆解,并重新针织成其他结构,实现反复加工和回收利用。

图2.(A-D)模块化构筑具有复杂形变模式的LCE驱动器。(E-G)通过多种织物加工技术实现LCE驱动器结构与功能的拓展
在形成针织环后,LCE纤维发生三维形变,导致针织环结构中存在内部扭矩。这两种针织环可以进一步组合为具有不同结构的针织组织,并调控织物结构中的扭矩。将不同针织组织沿着预设路径进行组合,则可赋予LCE驱动器丰富的几何结构和形变能力。通过其他针织技法及织物加工技术,还可对针织结构LCE驱动器的结构与功能进行进一步的调控。相较于其他LCE取向成型技术,针织技术有着成熟的工业应用历史。因此,如能进一步匹配工业针织技术的相关参数和需求,有望批量制备具有特定几何形状和可控形变能力的LCE驱动器。此外,针织结构LCE驱动器的多孔结构和软弹性可以提供更舒适的人机交互体验。通过与其他功能纤维和智能织物结合,针织结构LCE驱动器有望作为一个可驱动的、具有高集成度的可穿戴平台,应用于运动辅助、人机交互等领域。
近日,相关成果以“基于针织技术增材制造液晶弹性体驱动器”(Additive manufacturing of liquid crystal elastomer actuators based on knitting technology)为题发表于《先进材料》(Advanced Materials)。
论文第一作者为清华大学化学系2020级博士生孙家豪,通讯作者为杨忠强副教授。该研究得到国家自然科学基金和清华大学笃实基金的资助。
文章来源北京大学新闻网,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
-
2026年6月优质国际学术会议推荐 7
-
2026年第17届机械与航空航天工程 193
-
2026年先进航空航天技术与卫星应用 324
-
2026资源、化学化工与应用材料国际 1808
-
2026年图像处理与数字创意设计国际 1632
-
2026年机械工程,新能源与电气技术 6095
-
2026年材料科学、低碳技术与动力工 1819
-
2026年艺术、文化产业与数字媒体国 04-29
-
2026年智慧教育、教育研究与文化交 04-29
-
2026年数字社会、公共管理与经济学 04-29
-
2026 政务服务、数字治理与智慧城 04-28
-
2026 制冷技术、暖通设备与环境调 04-28
-
2026 轻工材料、绿色制造与循环利 04-28
-
2026 多语言智能、翻译技术与国际 04-28
-
2026 生物育种、生态种植与现代农 04-28
-
中国科协发布2025年《重要学术12
-
2026年新锐分区(原中科院期刊2595
-
2025年两院院士增选有效候选人4402
-
2025最新JCR分区及影响因子12342
-
好学术:科研网址导航|学术头条分5673
-
2025年国际期刊预警名单发布!5837
-
2025年中科院期刊分区表重磅发20812
-
吉林大学校长张希:学术会议中的提6954
-
二维超导迈斯纳效应探测研究获进展04-29
-
研究发现笼目超导体中多重范霍夫奇04-29
-
二氧化碳加氢制高碳烯烃与航煤馏分04-29
-
靶向特定蛋白互作界面抑制乙肝病毒04-29
-
研究揭示内源信使调控膜损伤与细胞04-29
-
科学家绘制大脑星形胶质细胞转录因04-29
-
上海交大Bio-X研究院石毅与合04-29
-
国防科技大学 18457

-
神州音业有限公司 18326

-
哈尔滨工业大学市政环境工程学院 23691

-
无锡江南大学物联网学院 24453

-
有你相伴(北京)信息技术有限公司 24259

-
河南省郑州市管城区 18693

-
四川现代医院 2306

-
巩义市欧诺机械制造有限公司 18324

-
石家庄经济学院 18345

-
环旅国际控股 23421

-
IAASE 23289

-
哈尔滨工业大学 2417

-
上海交通大学安泰经济与管理学院《 24251

-
北京航空航天大学 21633

-
武汉科之梦会务服务有限责任公司 8331

-
上海大学 23341

-
中国香料香精化妆品工业协会 21287

-
中国科学院武汉物理与数学研究所 18388

-
GRSGRE 8526

-
WILL 24285




















849






































