单畴(永久取向的“单晶”)液晶驱动通常是获得人造软材料类似肌肉驱动的关键方案。[1–3] 然而,由于聚合物弹性体的各向同性,这种物理上偏置的分子结构的需求给经典的合成聚合物弹性体带来了技术挑战。1991 年,Finkelmann 等人 [8] 引入了一种两阶段氢化硅烷化方法,并报道了第一个成功的具有独立驱动功能的“向列液晶单晶弹性体”。在这种方法中,其本质一直是随后二十年制造单畴液晶驱动的首选方案,对轻度交联的凝胶施加单轴机械延伸,以建立内部单轴取向场,然后进行进一步(第二阶段)固化以永久固定该取向。然而,这种方法在实践中非常困难,因为半固化凝胶本身具有机械脆弱性,需要充分拉伸才能实现取向。这降低了液晶元件在不断扩展的变形和驱动应用中的可用性。为了实现更复杂的液晶取向模式并规避分阶段固化问题,人们开发了其他基于外部场的技术,特别是表面取向 [9–12] 和动态键交换。[13–20] 基板的多样化像素定义表面使驱动模式的扩展成为可能,而不仅仅是简单的收缩-伸展。尽管进行了功能化,但材料的规模仍然受到特定基板的限制,并且表面穿透液晶元件本体的深度有限,使得该方法在技术上不足以进行大规模制造。因此,对于通用且灵活的液晶元件制造,机械拉伸仍然是生产多功能功能形式的单畴液晶元件的最简单策略。例如,鉴于聚合物纤维加工方法的成熟,这在编织纤维中尤为突出。人们希望有除氢化硅烷化之外的新化学方法,以便进行稳健的反应和方便的机械排列方式。近年来,二丙烯酸酯反应性液晶原(如 RM257 和 RM82)的商业化供应已成为 LCE 领域的强大推动力,考虑到涉及二丙烯酸酯的一系列良性反应,它提供了一种令人满意的替代方案。特别是,
碰撞结果由多种因素决定,例如表面形貌以及本体和地下材料的刚度。例如,最近的研究表明,软聚合物涂层可能提供一种新颖的技术解决方案,可以显著减少甚至消除飞溅。[11] 然而,迄今为止还无法以动态可调的方式改变此类涂层的机械性能。磁活性弹性体 (MAE),也称为磁流变弹性体,是一种物理性能可通过外部磁场控制的智能材料。[2,12–20] 它们是混合材料 [21],由软聚合物基质(有机成分)和嵌入的铁磁微米级颗粒(无机成分)组成。之前的大部分研究集中在 MAE 的本体特性上。就本体机械性能而言,MAE 在较高的磁场下会变得更硬。这意味着它们的弹性模量会随着磁场的增加而增加。 [22] 然而,最近人们意识到,MAE 的表面性质在磁场中也会发生显著改变。特别是,润湿性[23–27]、表面粗糙度[28–33]、粘合性[23,24,34]和摩擦现象[35–37]都被发现强烈依赖于磁场。众所周知,磁场会影响磁流体液滴在刚性非磁性基板上的撞击动力学[38–40],但非磁性液滴撞击磁性基板的情况似乎是迄今为止被忽视的研究方面。MAE 本体和表面性质发生变化的物理原因是磁化填料颗粒的重构,即由于它们之间的磁相互作用而改变它们的相互排列。只有在足够柔软的聚合物基质中,微观结构才会发生显著的重构。因此,获得适当的基质柔软度是 MAE 制造中的重要挑战之一。根据软 MAE 的大磁场诱导结构变化,可以假设 MAE 表面的液滴飞溅也会受到磁场的影响。本文旨在证明通过外部磁场调节 MAE 表面液滴飞溅行为的可行性。基于高速视频图像分析,我们表明通过改变磁通密度,可以在撞击方式之间切换
摘要。磁流变弹性体 (MRE) 是一种智能材料,由嵌入微/纳米级磁性颗粒的聚合物基质组成。其机械性能会受到外部磁场的改变。在本文中,使用 COMSOL 多物理有限元分析 (FEA) 软件对 MRE 进行了粒子级(微尺度)的磁-机耦合物理研究。在磁场影响下对 MRE 进行了线性和扭转传递率分析。模拟结果表明,线性和扭转刚度均随磁场增加。在磁场的初始影响下,结果表明线性和扭转模式下的刚度分别增加了 28.75% 和 20.12%。传递率曲线显示,由于暴露于磁场时刚度增加,固有频率发生了变化。通过实现最小传递率因子来实现隔振。
复杂的磁力机械耦合,该耦合控制了磁性elastomers(MRES)的材料响应(MRES)需要计算工具来协助设计过程。计算模型通常基于有限元框架,这些元素框架通常简化并理想化磁性源和相关的磁性边界条件(BCS)。但是,这些简化可能会导致实际物质行为与建模的简化,即使在定性层面也是如此。在这项工作中,我们提供了一项有关磁性BCS影响的全面研究,并证明了在整个材料结构建模策略中考虑它们的重要性。为此,我们实施了一个磁性机械框架,以模拟由理想化的远场均匀磁性源,永久磁铁,线圈系统和带有两个铁杆的电磁体产生的磁场下的软磁和硬磁MR。根据所使用的磁设置,结果在计算的局部磁截图和磁场中揭示了显着的异质性。基于材料和结构贡献的详细讨论为将来的作品提供了强大,严格且必要的建模途径。
1个可持续制造的高级材料研究所,墨西哥QUERETARO 76130的蒙特雷技术; gabriel.luna@tec.mx 2国立高等教育学院,莫雷利亚单位,梅Xico国家自主大学,前通往Tzcuaro No. div>8701,上校); MONSERRAT_RAMIREZ@TEC.MX(M.R.-M。)5分析与环境化学系,西南研究所,美国圣安东尼奥市Culebra Road 6220,美国德克萨斯州78238,美国; alice.yau@swri.org *通信:mburelo@tec.mx(m.b。); cdtrevino@tec.mx(C.D.T.-Q) div>
摘要软计算机将需要柔软的材料,这些材料表现出丰富的功能多样性,包括形状变形和光反应。这些功能的组合可以在软计算机中有用的行为,可以通过合成表现出局部响应性的材料来进一步发展。可以通过为直接墨水写作(DIW)制定复合墨水来启用液晶弹性体(LCE)的局部响应(LCE),它们是表现出形状变形的软材料。金纳米棒(Aunrs)可以添加到LCES中,以通过局部表面等离子体共振吸收光后光热形状变化。我们比较了LCE公式,重点是DIW和Aunrs的光响应性打印。不同的三维体系结构的局部响应能力启用了可以振荡,爬网,滚动,运输质量并显示其他独特的致动和运动模式,以响应光线,从而使这些有希望的功能材料用于高级应用程序。
Ambidectionality是结构元素以两个相反方向超越参考状态的能力,在本质上很普遍。但是,除非使用复杂的混合构建体,否则常规软材料通常仅限于单个单向变形。我们利用了中间体自组装,聚合物链弹性和聚合诱导的应力的组合,以设计表现出两个中间酶的液晶弹性体:雪佛龙晶状体C(CSMC)和薄膜A(SMA)。诱导CSMC-SMA - 各向同性相跃迁导致微观结构中应变场的异常反转,从而导致相反的变形模式(例如,连续收缩或膨胀或右手或左手或左手的扭曲或相反的方向和高频率频率)和高频率的频率。这种式运动运动是可扩展的,可用于在宏观上产生高斯变换。s
在基于液晶弹性体 (LCE) 的刺激响应材料的潜在应用中,开发不受束缚的软致动器是最具吸引力的应用之一。[1–4] 例如,在软体机器人中[5–8] 以及在微流体和仿生设备中,[9,10] 含有光活性分子的光响应性 LCE 聚合物已得到广泛应用。[11,12] 与温度和湿度等其他刺激相比,光作为不受束缚的刺激物的好处是时空控制、可调性和直接应用。[13–15] 因此,开发基于可聚合 LCE 材料的光驱动致动器的努力已成为一个成熟的研究课题,为将光转化为机械运动奠定了宝贵的基础。 [16,17] 偶氮苯衍生物是目前 LCE 执行器中最突出的光开关,因为它们易于加入,并且能够实现快速、可逆响应的远程控制驱动。[18,19] 然而,通常需要液晶 (LC) 材料的光聚合才能获得可逆的形状变化。[20,21] 这种光诱导交联过程非常耗时,而且高效固化具有挑战性,而偶氮苯部分的不良异构化则进一步阻碍了这一过程。[22]
摘要 - 柔软,可拉伸的传感器,例如人工皮肤或触觉传感器,由于材料的依从性较低,对于众多软机器人应用而言,具有吸引力。导电聚合物是许多软传感器的必要组成部分,这项工作介绍了3D打印导电聚合物复合材料的机电表征。使用数字光处理(DLP)的3D打印机进行表征,将狗骨形样品打印3D。3D可打印的树脂由单体,交联,导电纳米填充剂和照相机组成。表征是在两个轨道中进行的。首先,研究了两个不同组成的效果,其次,探索了导电纳米纤维浓度的影响。交联,将碳纳米管(CNT)用作导电纳米填料。样品被打印3D并使用机电测试设置进行表征。为了展示3D打印软机器人技术的实用程序,由3D打印了由导电和非导电树脂组成的基于电容的操纵杆传感器。
https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-3cql6 orcid:https://orcid.org/000000-0002-4656-6056 consect content consect content content consect contem许可证:CC由4.0