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World File Search System弹性体
朝完全印刷的软执行器：液晶弹性体和双相液体金属导体的UV辅助印刷
柔软和兼容的执行器的开发引起了极大的关注，因为它们在软机器人，可穿戴设备，触觉和辅助设备中的使用。尽管进步了数十年，但完全数字印刷的执行器的目标尚未得到充分证明。数字打印允许快速自定义执行器的几何形状，尺寸和变形程序，并且是朝着大规模定制用户特异性可穿戴设备和软机器人系统的一步。在这里，证明了一组材料和方法，用于快速制造3D打印的液晶弹性体执行器，这些液晶弹性体执行器通过由液体金属（LM）组成的印刷焦耳加热器进行电刺激 - 填充的弹性弹性体复合材料。与其他基于Ag的墨水不同，该LM弹性体复合材料不含烧结，可以使室温打印，并且可以拉伸，可以循环驱动，而无需导体的电气或机械故障。通过优化打印参数，并改善光聚合设置，这是一种弯曲到320°角的印刷执行器，比以前的LCE执行器低功耗。我们还展示了一种自定义的UV聚合设置，该设置允许在≈90S中对LCE执行器进行照片保存，即与以前的作品相比快> 500倍。快速的光聚合能够迈向多层执行器的3D打印，并且是朝着全数字打印的机器人和可穿戴设备进行大规模定制的一步。
模块组装的弹性体显示大量应变僵硬的能力和高可伸缩性
弹性体是必不可少的材料，因为它们的灵活，可拉伸和弹性性质。但是，构成弹性体的聚合物网络结构通常是不均匀的，从而限制了材料的性能。在这里，具有前所未有的应变性能力的高度可拉伸的弹性体是基于模块组装策略启用的高度均匀网络结构而开发的。弹性体是通过狭窄的分子量分布的星形脂肪族聚酯前体的有效末端链接来合成的。所得的产品显示出高强度（≈26mPa）和显着的可伸缩性（伸展比在突破≈1900％），以及良好的疲劳性耐药性和缺口不敏感性。此外，它显示出超出任何现有软材料的性能的非凡应变性功能（> 2000倍的增长）。这些独特的特性是由于应变诱导的聚合物链在均匀拉伸的网络中的排序，如原位X射线散射分析所揭示的那样。通过实现一个简单的变量sti sti sti sti or sectuator，用于软机器人技术，证明了这种伟大的应变性能力的实用性。
具有程序化机械响应的液晶弹性体支架的熔融电写
通过在喷嘴和喷嘴之间施加高电压，将喷嘴挤出的聚合物熔体电吸向收集器，从而无需任何溶剂即可形成聚合物纤维。[6] 与 MES 不同，MEW 引入了计算机辅助打印头相对于接收基板的相对运动，从而能够对生成的纤维进行数字控制定位，从而形成边界明确的微结构。与通常生产直径超过 100 微米的纤维的传统挤出数字沉积技术相比，MEW 可轻松产生从数百纳米到数十微米的定位良好的纤维。[2,3,5,7,8] 此外，由于静电吸引，该技术可以精确堆叠纤维，从而形成边界明确的高壁。[1] 凭借所有这些特性，MEW 已被证明是一种制备超细纤维基生物支架的强大技术，在组织工程和再生医学中具有巨大潜力。[8–12]
光驱动的超分子液晶弹性体致动器的 4D 打印
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]
热固化热固性弹性体的嵌入式 3D 打印以及流变学和机器路径的相互依赖性
聚醚醚酮 (PEEK) 可直接打印成高性能部件。[1–5] 然而，仍有大量材料难以适应 3D 打印。例如，热固化的热固性材料（如环氧树脂和有机硅）因其机械性能、耐化学性和热稳定性的结合而广泛应用于许多应用中。[6] 然而，这些聚合物通常是双部分系统，必须混合，然后需要几分钟到几小时才能交联并完全固化。这些热固性材料会长时间保持液态，因此很难进行高保真度的 3D 打印，因为它们会流动并且不会保持其预期的几何形状。基于挤出的直接油墨书写 (DIW) 已经成功打印了环氧树脂和有机硅等热固性材料，但通常需要修改油墨成分和流变性以使其具有触变性，或使已经具有触变性，以允许在空气中打印。 [7,8] 此外，DIW 面临着与相关熔融沉积成型 (FDM) 类型方法相同的几何约束，例如悬垂结构和独立结构如果不使用支撑材料则难以打印。这些对可用于 3D 打印的材料和几何形状的限制严重限制了使用慢固化液体预聚物和软材料制造部件的复杂性。自由形式可逆嵌入 (FRE) 3D 打印是一种最近开发的技术，用于打印软质和液体材料并克服了这些挑战。[9] FRE 和相关的嵌入式 3D 打印技术首次由 Feinberg 和 Angelini 团队于 2015 年在不同的论文中描述，涉及将预聚物挤压到具有屈服应力的微凝胶基支撑浴中。 [10,11] 与将细丝挤出到平台上的典型 FDM 方法不同，在 FRE 中，所选材料（通常称为墨水）直接挤出到支撑槽中并固定到位，直到固化。支撑槽还大大减少了重力的影响，并且通常不需要任何额外的打印支撑结构。尽管有这些优势，但 FRE 工艺仍然存在独特的挑战
用于可拉伸电子产品的数码印刷液态金属嵌入弹性体油墨中银微薄片的比较研究
与刚性印刷电路板 (PCB) 和柔性 PCB 相比，软电路具有更高的稳健性和更好的机械阻抗匹配性，可与更广泛的宿主表面（包括纺织品和人体软组织）匹配。然而，可拉伸电子产品开发中的一个关键挑战是使用可印刷油墨的能力，这种油墨在 > 100% 的大应变下仍能保持高电导率和稳定的走线电阻。一种有前途的方法来创建具有低机电耦合的柔软、可拉伸和可印刷电子产品，就是将微流体通道或液态金属 (LM) 液滴整合到软弹性体中。[8,9] 镓基 LM，例如共晶镓铟 (EGaIn)，因其高导电性、低流体粘度和可忽略不计的毒性而特别受欢迎。[10] 然而，制造带有 LM 导体的电路通常需要大量劳动力，并且需要许多手动步骤。由于 LM 的粘度低、表面张力高且与基板的粘附性差，直接打印 LM 也具有挑战性。因此，研究人员试图提出创新技术，以打印基于 LM 的电路。在一项研究中，EGaIn 沉积在印刷的 Ag 纳米墨水上，以实现电导率提高 6 个数量级、应变耐受极限提高 20 倍以上。[11] EGaIn 还用于选择性润湿光刻图案化的铜 (Cu) 走线，以创建高性能集成电路 [12]，并且还沉积在电纺弹性纤维垫上，以获得具有高导电性和可拉伸性的薄膜导体。[13] 在另一项最近的研究中，LM 和银薄片悬浮在热塑性弹性体中，并用于具有极高拉伸性 (2500%) 的摩擦电纳米发电机。 [14] 其他努力包括利用 EGaIn 液滴渗透网络，无论是印刷迹线的形式 [15,16,17] 还是由悬浮在弹性体基质中的 LM 液滴组成的橡胶复合材料。[18,19,20] 然而，这些使用 LM 液滴印刷软电子器件的方法需要额外的热、光学或机械烧结步骤，以及其他形式的后处理以诱导电导率，并且印刷适性对于与微电子集成的应用受到限制
电压可调弹性体复合材料利用形状不稳定性实现快速结构颜色变化
结构性着色材料可以根据外部刺激改变颜色，这使得它们可能用作比色传感器、动态显示器和伪装。然而，它们的应用受到角度依赖性、响应缓慢以及缺乏时间和空间同步控制的限制。此外，光子薄膜中很容易发生形状不稳定引起的平面外变形，导致光子晶体材料的颜色不均匀。为了应对这些挑战，我们将结构性着色光子玻璃和介电弹性体致动器结合在一起。我们使用外部电压信号快速（远小于 0.1 秒）调整颜色变化。光子玻璃产生的颜色对角度的依赖性较低，因此即使由于电压触发的不稳定性（弯曲或起皱）而弯曲，它们的颜色也是均匀的。作为概念验证，我们展示了一种像素化显示器，其中的各个部分可以独立快速地打开和关闭。这种广角、耐不稳定、变色的平台可用于下一代柔性曲面彩色显示器、具有形状和颜色变化的伪装以及多功能传感器。
液晶弹性体的数字编程以实现高保真表面变形
可变形表面有可能实现新型自适应系统，但现有的制造方法在实现高分辨率变形为任意指定形状的能力方面有限。这项工作提出了一个平台和用于生成刀具路径的算法，以实现能够进行高分辨率表面变形的自由曲面结构。变形表面由液晶弹性体 (LCE) 组成，向列相域使用能够施加可调压力和剪切速度的刮擦柱进行对齐，能够局部调整驱动应变，从而将曲率半径从 1.8 毫米调整到 14.4 毫米。使用两种替代算法生成了多层结构的图案化刀具路径，并使用能够从平板变形为圆顶的示例结构和人脸模型对结果进行了比较。与原始模型相比，此过程产生的变形人脸形状结构相似度高达 84.5%，证明了这种方法在制造复杂可变形 LCE 结构方面的高保真度和可重构性。
集成软热电的液晶弹性体，用于形状记忆驱动和能量收集
液晶弹性体 (LCE) 是一类由松散交联的聚合物网络组成的形状记忆聚合物，在从向列相到各向同性相的转变过程中表现出可逆的形状变化。[1] 由于它们具有类似肌肉的工作密度和收缩应变 [10–14]，并且能够打印或图案化为各种几何形状，它们已越来越广泛地用作软体机器人、[2–4] 可穿戴计算和触觉 [5,6] 和形状变形物质 [7–9] 中的执行器。[15,16] 在大多数机器人和工程应用中，基于 LCE 的执行器使用外部热源进行热刺激，或通过焦耳加热使用集成线或嵌入式渗透粒子网络进行电刺激。先前的研究主要集中在通过焦耳加热来加热 LCE，[6,12,13,17,18] 其中许多应用使用液态金属[19–21] 和波浪电子[12,13,22,23] 作为加热元件。然而，这些方法的一个关键限制是它们依赖于开环加热和被动冷却。这导致温度变化缓慢，并且对控制 LCE 执行器响应速度和曲线的能力有限。具体而言，由于 LCE 的热导率低至 0.3 W m − 1 K − 1[20]，导致驱动速度可能很慢；由于热传递是通过对流而不是传导进行的，冷却速度受到极大限制。后者导致冷却时间可能需要激活时间的 5 倍[12,24] 10 倍[13] 甚至 50 倍[25] 才能使 LCE 在环境条件下冷却并恢复到其原始状态。此外，由于温度升高幅度更大，更快的驱动速度需要更长的冷却时间。[25] 为了减少加热时间，人们嵌入了液态金属液滴等软填料来提高这些结构的热导率。[6] 冷却时间的问题仍然存在，加热和冷却时间的差异取决于传导（加热）和对流（冷却）之间传热速率的差异；需要更智能的方法来解决这个问题。最近有人努力通过新的刺激方法来提高 LCE 执行器的速度和控制，[26] 尽管其中大多数方法都会引入显着的机械
生物基弹性体纳米纤维引导光控人类 iPSC 衍生的骨骼肌纤维
骨骼肌组织工程领域的进展取决于体外生成稳定且栩栩如生的骨骼肌微组织。这需要一种跨学科的方法，将细胞整合到生物或合成的机械微环境中。这样的工作可以精确地模拟骨骼肌的功能和疾病，并在生成可移植组织以治疗肌肉创伤和退化方面取得进展。骨骼肌是一种高度组织化的复杂器官，由结缔组织、血管和排列整齐的收缩肌纤维束组成，受运动神经元（MN）的支配；运动神经元是中枢神经系统的输出层。这种由不同细胞类型和细胞外结构组成的复杂网络协同作用，促进肌肉力量的产生、传递、维持和修复。[1]