液晶弹性体可以模塑成加热时从一个到另一个的形状适用于生物医学和机器人应用

莱斯大学的科学家们创造了一种橡胶状的变形材料，可根据需要从一种复杂的形状转变为另一种形状。

由材料科学家Rafael Verduzco和研究生Morgan Barnes编写成聚合物的形状出现在环境条件下，并在加热时融化。这个过程也是相反的。

平稳的操作掩盖了纳米尺度的战斗，液晶和它们嵌入的弹性体争夺控制权。当冷却时，编程到液晶中的形状占主导地位，但是当加热时，晶体在橡胶带状弹性体内松弛，就像冰融化成水一样。

在巴恩斯迄今为止制造的大部分样品中 - 包括面部，莱斯标志，乐高积木和玫瑰 - 材料在室温下具有复杂的形状，但是当加热到大约80度的转变温度时摄氏(176华氏度)，它折叠成一张平板。当热量被移除时，形状会在几分钟内弹回。

尽管看起来很奇特，但这种材料显示出模仿生物的软机器人以及生物医学应用中的前景，这些机器人需要在体温下采用预编程形状的材料。

该研究在皇家化学学会期刊Soft Matter中有所描述。

“化学和生物分子工程，材料科学和纳米工程教授Verduzco说：”这些都是用两步化学制成的，已经做了很长时间。“人们一直专注于液晶的图案化，但他们没有考虑过这两种网络如何相互作用。

“我们认为，如果我们能够优化网络之间的平衡 - 使它们不会太僵硬，也不会太软 - 我们可以获得这些复杂的形状变化。”

他说，液晶状态最容易编程。一旦材料在模具中成形，在紫外光下固化五分钟就可以确定结晶顺序。巴恩斯还制作了两种形状之间切换的样品。

她说：“而不是简单的单轴形状变化，你有一些延长和收缩的东西，我们能够拥有从2D形状到3D形状，或从一个3D形状到另一个3D形状的东西。”

实验室的下一个目标是降低转变温度。“体温激活为我们提供了更多应用，”巴恩斯说。她说，触摸时出现的触觉智能手机按钮或视觉障碍者的反应式盲文文本都可以触及。

她还想开发一种对光而不是热反应的变体。“我们希望让它具有照片响应性，”巴恩斯说。“不是加热整个样品，而是只激活你想要控制的液晶弹性体的一部分。这将是一种更容易控制软机器人的方法。”