液晶弹性体在人工肌肉领域的研究进展  

Application of liquid crystal elastomers in the development of artificial muscles

作  者:陈雯慧 周晓航 刘珂 CHEN Wenhui;ZHOU Xiaohang;LIU Ke(College of Engineering,Peking University,Beijing 100871,China)

机构地区:[1]北京大学工学院,北京100871

出  处:《液晶与显示》2025年第2期201-217,共17页Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays

基  金:国家重点研发计划(No.2022YFB4701900);国家自然科学基金(No.12372159)。

摘  要:液晶弹性体是一种由液晶基元构成的高分子材料,具有优异的弹性以及来源于液晶取向转变的可逆变形能力。这种特殊的可逆变形能力与自然肌肉的变形特征十分相似,使得液晶弹性体成为制备人工肌肉的理想材料之一,近年来得到广泛研究。本综述介绍了基于液晶弹性体的人工肌肉的制备方式、驱动方式及应用表现。考虑到液晶弹性体人工肌肉与自然肌肉之间存在的差异,本综述着重对比了两者的驱动性能,详细介绍了针对液晶弹性体人工肌肉的驱动性能的改进方法,包括化学改性与结构优化。除此之外,本文也对近年来液晶弹性体人工肌肉在软体机器人及医疗设备领域的发展进行了论述与展望。Liquid crystal elastomers(LCEs)are high-performance polymer materials composed of liquid crystal units that exhibit excellent elasticity and reversible deformation through liquid crystal orientation transitions.This reversible deformation closely mimics the behavior of natural muscles,making LCEs an ideal material for artificial muscle fabrication.In recent years,extensive research has focused on LCE-based artificial muscles.This review provides an overview of the preparation methods and actuation modes of LCE-based artificial muscles.It emphasizes a comparative analysis of the actuation performance of LCE-based artificial muscles versus natural muscles and methods for enhancing the actuation performance of LCE-based artificial muscles through chemical modification and structural optimization.Additionally,this review discusses the future prospects for the development of LCE-based artificial muscles in soft robotics and intelligent medical devices.

关 键 词:液晶弹性体 人工肌肉 驱动性能 软体机器人 医疗器械 

分 类 号:O753.2[理学—晶体学]

 

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