东南大学李全院士团队 Angew ：集热/机械变色和自修复功能于一体的仿生液晶弹性体软驱动器

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数百万年的自然进化赋予了许多生物不同的适应特征来逃避捕食者。最主要的一种策略是伪装，包括变形伪装和变色伪装；例如，蝰蛇毛毛虫作为伪装大师，可以变形成可怕的蝰蛇形状来吓跑捕食者；变色龙可以根据环境的变化来调整自己的肤色。另一种有效的策略是通过牺牲器官来实现逃脱，这实际上得益于生物的自愈能力和再生能力；例如，壁虎可以断尾逃生并在未来重新长出尾巴来。伪装和自愈能力的结合会让生物在面对危险的捕食者时拥有更高的生存概率。一些海洋生物，如海星、章鱼和墨鱼等，幸运地具备了上述所有的自我保护和生存能力。受这些奇妙生物的启发，科学家们开发了多种仿生智能软驱动器，如人工章鱼、人造花卉和变色龙仿生器件等。但是，多数仿生软驱动器只能执行一种或两种功能模式，而将可逆形变、连续运动、颜色伪装、自修复和可重塑等多种功能集成到单一的软驱动器系统中则是一项极富挑战性的研究课题。

近日，东南大学智能材料研究院、化学化工学院李全院士团队通过将多刺激响应的四芳基琥珀腈（TASN）力致变色基团化学键合到聚硅氧烷液晶弹性体（LCE）网络中，构建了一种集动态形变、可逆变色、自修复和可重塑功能于一体的TASN-LCE软驱动器。

图1. 通过在液晶弹性体材料中键合四芳基琥珀腈力致变色基团，仿生模拟海星的爬行、变色伪装、自愈合、可再生能力。

如图1所示，该TASN-LCE软驱动器不仅具有可逆的热诱导形变，还表现出对热和机械压缩响应的可逆颜色变化行为。由于四芳基琥珀腈可以均裂产生两个自由基，重新接合时可以选择其它的链段，展现出动态共价键的特性，帮助聚合物网络在外界刺激条件下实现优异的自愈合、可重塑和可再生功能，使材料得以重复使用和再次成型，延长了材料的使用寿命，并能满足实际应用中对材料多功能特性的要求。这种集成了动态变形、热/力致变色伪装、自愈合和可再生功能的液晶弹性体材料有望应用于多功能仿生软体机器人、视觉传感器和人工伪装等领域。

东南大学博士生刘忠成为该工作的第一作者，东南大学李全院士和杨洪教授为该工作的共同通讯作者，东南大学为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金（21971037）等项目的资助。

论文信息：

Thermo- and Mechanochromic Camouflage and Self-Healing in Biomimetic Soft Actuators Based on Liquid Crystal Elastomers

Zhongcheng Liu,Dr. Hari Krishna Bisoyi,Yinliang Huang,Meng Wang,Prof. Hong Yang,Prof. Quan Li

https://doi.org/10.1002/anie.202115755

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