該團隊采取了一種數(shù)字光固化方法，超快速制造LCE（無模板），并進行復雜的驅動行為的設計。該方法采用商用投影儀進行數(shù)字光固化處理（圖1b）,利用沿厚度方向的光衰減現(xiàn)象形成梯度固化。正面具有最高的交聯(lián)密度和最低的未反應單體含量，背面則相反。當未反應的單體揮發(fā)時，整個厚度方向的區(qū)別化脫除程度使得固化后的平面膜轉化為三維幾何形狀（圖1c中間略微卷曲的“花”）。同時，液晶基元自發(fā)進行取向，最終得到具有復雜三維結構的取向的液晶彈性體，繼而能夠產(chǎn)生可逆的彎曲變形。

圖1 液晶彈性體的數(shù)字化制備 (a) 前驅體單體化學結構。(b) 數(shù)字光固化示意圖。(c) 液晶基元排列和可逆驅動的機理圖。

為了設計更穩(wěn)定的可逆形變行為，利用數(shù)字光固化的時空參數(shù)可控的特性在同一樣品中復合兩個曝光時間的方法實現(xiàn)了基礎模塊的構筑。

借鑒肌肉的運動原理，即通過多個肌肉束的簡單收縮/擴張的協(xié)同作用來實現(xiàn)不同的運動的機理，利用數(shù)字光來自由設計由多個模塊（簡單彎曲變形）組成并協(xié)同作用的LCE模塊集成（圖2）。

圖2 設計模塊集成的LCE。圖案中的淺藍色線和深藍色線分別代表9秒和16秒的曝光時間。所有比例尺均為10 mm。

因此，能夠在不使用任何物理模板的情況下，在 25 s光固化時間內快速制造出具有高度可設計性的 LCE，這為設計具有功能多樣性的軟體機器人提供了一個新的方向。

以上相關成果發(fā)表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2021, 2105597）上。論文的第一作者為浙江大學化工學院碩士生方夢琦，共同第一作者為浙江大學航空航天學院碩士生劉濤，通訊作者為謝濤教授、賈錚教授與鄭寧博士。

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https://doi.org/10.1002/adma.202105597