加州大學(xué)突破性技術(shù)提升智能材料性能，我公司核心原料提供關(guān)鍵支撐
加州大學(xué)圣地亞哥分校團(tuán)隊開發(fā)新型工藝，通過鏈纏結(jié)增強(qiáng)液晶彈性體性能，Chemfish 高純度單體成關(guān)鍵支撐。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c04077
近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校（UC San Diego）Shengqiang Cai研究團(tuán)隊在《ACS 應(yīng)用材料與界面》期刊發(fā)表重要成果，揭示了一種通過機(jī)械捏合誘導(dǎo)鏈纏結(jié)來顯著提升液晶彈性體（LCEs）熱機(jī)械性能的新方法。該研究中，我公司Chemfish 提供的高純度單體 4-(6-(丙烯酰氧基) 己基氧基) 苯甲酸酯（C6BAPE，97%）作為核心原料，為構(gòu)建高性能 LCE 網(wǎng)絡(luò)提供了關(guān)鍵支撐，推動了智能材料領(lǐng)域的技術(shù)突破。
一、研究背景：智能材料的性能瓶頸與創(chuàng)新路徑
液晶彈性體（LCEs）是一類兼具彈性與液晶各向異性的智能材料，在柔性機(jī)器人、傳感器、驅(qū)動器件等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng) LCEs 在高溫下機(jī)械性能衰減、驅(qū)動應(yīng)力不足等問題，限制了其實際應(yīng)用。此前研究多聚焦于交聯(lián)密度調(diào)控，而 UC San Diego 團(tuán)隊首次提出通過 **“鏈纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建”** 提升性能，為 LCEs 設(shè)計開辟了新方向。
糾纏 LCE 的制造過程。示意圖說明了 LCE 面團(tuán)的合成，然后對 LCE 面團(tuán)進(jìn)行機(jī)械揉捏以形成高度纏結(jié)的 LCE。與常規(guī) LCE 相比，捏合過程會引起更高密度的纏結(jié)。
二、核心成果：鏈纏結(jié)讓 LCEs 性能實現(xiàn)多維度突破
研究團(tuán)隊通過反復(fù)折疊與壓縮的機(jī)械捏合工藝，在 LCE 聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入高密度鏈纏結(jié)。實驗表明，該方法使 LCEs 的強(qiáng)度提升 4 倍、斷裂應(yīng)變提高 3 倍，且在 150°C 高溫下仍保持優(yōu)異的力學(xué)穩(wěn)定性。此外，纏結(jié) LCE 的驅(qū)動應(yīng)力較常規(guī)材料提升 1.6 倍，耐自破裂溫度顯著提高，解決了傳統(tǒng) LCEs 在高溫下易失效的難題。
圖 2.纏結(jié) LCE 的機(jī)械性能。（a） 不同應(yīng)變速率下常規(guī)和纏結(jié) LCE 之間的應(yīng)力-應(yīng)變曲線比較。（b） 文獻(xiàn)中糾纏多域 LCE 與各種其他多域 LCE 的斷裂韌性和斷裂應(yīng)變的比較。
更重要的是，鏈纏結(jié)工藝為單疇 LCE 制備提供了新路徑。通過捏合形成初始纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合紫外光交聯(lián)，團(tuán)隊成功制備出具有定向排列液晶基元的單疇 LCE，其在 40–50°C 溫度區(qū)間內(nèi)驅(qū)動應(yīng)變最佳，且經(jīng) 10 次以上熱循環(huán)后性能無明顯衰減，為高精度驅(qū)動器件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
三、Chemfish 產(chǎn)品的關(guān)鍵作用：高純度單體構(gòu)筑性能基石
在材料制備過程中，Chemfish 提供的 C6BAPE 單體作為含液晶基元的核心原料，發(fā)揮了不可替代的作用：
精準(zhǔn)構(gòu)建聚合網(wǎng)絡(luò)：C6BAPE 與鏈 extender（EDDET）按 50:49 的精確比例反應(yīng)，其高純度（97%）確保了聚合反應(yīng)的可控性，避免雜質(zhì)干擾鏈纏結(jié)的形成；
賦予材料智能響應(yīng)特性：分子結(jié)構(gòu)中的苯甲酸酯單元作為液晶基元，使 LCE 具備溫度誘導(dǎo)的相轉(zhuǎn)變能力（nematic-isotropic 相變），從而實現(xiàn)熱驅(qū)動功能；
優(yōu)化纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌篊6BAPE 的長鏈結(jié)構(gòu)為機(jī)械捏合提供了理想的分子骨架，其聚合后的柔性鏈段在捏合中更易形成互鎖纏結(jié)，進(jìn)而增強(qiáng)材料的強(qiáng)度與韌性。
四、行業(yè)影響與未來展望
該研究的通訊作者 Shengqiang Cai 教授指出：“鏈纏結(jié)工藝與 Chemfish 高純度原料的結(jié)合，突破了傳統(tǒng) LCEs 性能優(yōu)化的瓶頸。這不僅為智能驅(qū)動器設(shè)計提供了新方法，還可拓展至纖維、3D 打印結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域?！蔽磥碛型谌嵝詸C(jī)器人、自適應(yīng)光學(xué)器件、生物醫(yī)學(xué)植入體等場景中實現(xiàn)應(yīng)用。
CHEMFISH作為高端材料提供商，我們始終致力于為前沿材料研究提供高質(zhì)量功能分子，此次合作成果印證了高純度原料對創(chuàng)新技術(shù)的支撐價值。
關(guān)于本研究：該成果發(fā)表于《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI: 10.1021/acsami.5c04077），加州大學(xué)圣地亞哥分校 Devyansh Agrawal、Gaoweiang Dong 為共同第一作者，Shengqiang Cai 教授為通訊作者。
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