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烷基-p 功能分子液体的定向组装
摘要 p 共轭分子的受控自组装是一种被广泛接受的优化有机光电子性能的方法。特别是，定向组装可在外部刺激下提供精确组织的 p 共轭单元。支链烷基链的连接不仅调节这些组装过程，而且还隔离 p 核心，如在烷基-p 功能分子液体 (FML) 中观察到的那样。本综述重点介绍了烷基-p FML 的最新进展、其分子设计原理以及通过化学添加剂和物理刺激实现其定向组装的方法。它还介绍了烷基-p FML 中无序到有序的转变如何导致光致发光改变以及这些刺激驱动的组装结构的其他固有优势，这些结构构成了刺激响应软材料领域的新范式及其在软电子学中的应用。
用于生物能量收集和自我利用的导电水凝胶……
a 苏州大学能源与材料创新研究院，江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室，苏州大学能源学院功能纳米与软材料研究所，苏州 215006，中国 b 麻省理工学院媒体实验室，马萨诸塞州剑桥 02139，美国 c 苏州大学江苏省先进负碳技术重点实验室，苏州 215123，中国 d 中国科学院纳米科学卓越创新中心，北京市微纳能源与传感重点实验室，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所，北京 100083，中国 e 佐治亚理工学院材料科学与工程学院，佐治亚州亚特兰大 30318，美国 f 香港理工大学智能可穿戴系统研究所，香港九龙红磡 999077，中国
材料基因组计划 (MGI) 挑战赛主题
保护和改善人类健康 为推进增进国民健康和福祉的举措，需要新材料来提供替代且经济实惠的解决方案，以延长所有美国人的健康寿命。药物输送方面的进展包括使用纳米和仿生材料来针对人体的感染、损伤和疾病。其他需要考虑的主题包括人造软骨；女性健康的软材料（乳房重建材料、用于治疗女性癌症、盆底、骨质疏松症等的纳米药物输送系统）；医疗器械材料、神经导管和新型牙科材料；纳米医学设计；以及个性化植入材料。可监测有毒物质和污染物暴露的便携式或可穿戴设备的材料是其他感兴趣的领域。使用自动化来快速设计供应链中断以及利用其他领域的现有基础设施来推进生物医学的机会也包括在此类别中。
可穿戴和可植入软生物电子器件
能够实时记录生理信号并提供适当治疗的高性能可穿戴和植入设备在个性化医疗改革中发挥着关键作用。然而，刚性无机设备与柔软有机人体组织之间的机械和生化不匹配会造成严重问题，包括皮肤刺激、组织损伤、信噪比降低以及使用时间有限。因此，人们投入了大量研究精力，通过使用灵活、可拉伸的设备设计和软材料来克服这些问题。在这里，我们总结了软生物电子学的最新代表性研究和技术进展，包括可变形和可拉伸的设备设计、各种类型的软电子材料以及表面涂层和处理方法。我们还重点介绍了这些策略在新兴软可穿戴和植入设备中的应用。我们最后总结了目前的一些局限性，并对这一蓬勃发展的领域的未来前景进行了展望。
基于电活性聚合物的软微夹钳
摘要 在微尺度上抓取和操纵物体具有很大的前景，尤其是使用由软材料制成的机械结构，例如，这种结构可以确保在微手术过程中的安全操作。软机器人应该是操纵微物体的首选，但它们的采用需要软传感器，这些传感器可以在空气或溶液中工作。最终，它们应该能够在低电压下驱动，并且易于制造。本文介绍了我们对基于导电聚合物的传感器的研究结果。我们证明这种材料适合构建敏感结构，并提出了一种微夹钳来说明结果。观察到大应变，产生 0.17 mN 的抓取力。此外，与以前的工作相比，我们表明制造过程可以缩小规模，同时保留材料在驱动和传感模式下的行为。获得的宏观机械模型对于微尺度驱动和传感仍然有效。
智能热驱动纺织品 | 哈佛生物设计实验室
由软材料制成的仿生执行器天生具有顺从性，能够适应环境，并能够进行仿生运动；[1–4] 因此，它们是与人类互动的设备的理想选择，包括可穿戴机器人。[5–7] 目前，大多数软机器人依靠通过系绳输送的加压流体，需要硬件（例如泵和阀门）来供应流体并控制其流量。这种硬件通常很重、噪音大、体积大，[1,2] 阻碍了轻便便携的可穿戴设备的实现，尤其是对于需要多个执行器阵列的应用，因为阀门和气动管路的数量与执行器的数量成比例。这可能对需要多个受控执行器的软机器人设备的开发构成挑战，例如可穿戴机器人用于协助多自由度肢体运动以进行辅助 [7] 或康复 [6] 或主动压力调节装置用于预防压疮或机械疗法应用。[8]
轻巧的运动：印刷液晶弹性体的光反应形状变形
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。
粗粒模型的耗散粒子动力学
我们开发了一种基于耗散粒子动力学（DPD）的计算方法，该方法将溶剂的水动力相互作用引入了溶质的粗粒模型，例如离子，分子或聚合物。dpd-solvent（DPDS）是一种完全非驻留方法，可以直接通过任何基于粒子的溶质模型以所需的溶剂粘度，可压缩性和溶质扩散率直接掺入流体动力学。溶质仅通过DPD恒温器与溶剂相互作用，这确保了溶质系统的平衡性能不受引入DPD溶剂的影响，而恒温器耦合强度则设定了所需的溶质扩散率。因此，DPD可以用作替代传统分子动力学恒温器，例如Nosé -Hoover和Langevin。我们证明了在聚合物动力学和通过纳米孔电流流动的情况下，DPD的适用性。该方法应广泛用作将流体动力相互作用引入现有的粗粒溶质和软材料模型的一种手段。
仿生胶凝材料：主要策略、进展及应用
受自然启发的有机和无机成分组合，例如在螳螂虾的珍珠层和指节的微观结构中发现的组合，已经发展成为工业复合材料结构设计的模型系统。这种有助于实现强度、韧性和延展性之间的平衡的新颖设计理念不仅引发了石墨烯基复合材料等先进材料合成的范式转变，而且还引发了更丰富、更低成本的材料（如水泥和混凝土）的开发。合成技术的进步和 3D 打印等新制造技术的出现使得水泥基材料与各种长度尺度的软材料能够有效地整合在一起。此外，基于各种策略，自修复等新功能特性也已实现。本综述将全面概述正在进行的研究工作，包括 3D 打印、自修复策略以及 CSH 与有机成分的整合，所有这些都被积极用于合成仿生多功能水泥基材料。