加州大学圣地亚哥分校的材料科学家开发出了可以改变形状的液晶材料。研究人员证明，通过控制液晶弹性体（LCE）的印刷温度，可以控制材料的硬度和收缩能力。这种材料的柔性也被称为致动程度。有趣的是，加州大学可持续发展学院的团队还能够通过将同一材料暴露在高温下来改变其不同区域的硬度。3D打印领域的这一进步将使制造和控制软机器人、人造肌肉和可穿戴设备的形状变得更加容易。
加州大学圣地亚哥分校的科学家并不是今年第一批发现新的形状变化材料的人。不久前，哈佛大学的研究人员利用从羊毛中提取的角蛋白开发了一种生物相容的3D打印变形材料。然而，在UCSD的情况下，它不是基于角蛋白的材料，而是液晶弹性体。作为概念的证明，该团队用一种墨水在一次打印中3D打印出了结构，其刚度和致动度按数量级变化，从零到30%不等。例如，LCE结构的一个区域可以像肌肉一样收缩，而另一部分则像肌腱一样灵活。
通过生物学和自然界的例子，研究人员受到启发，创造了这种具有不同驱动程度的材料。除了肌肉和肌腱的结合，研究人员还从鱿鱼的喙中获得了线索，鱿鱼的喙尖非常坚硬，但在与鱿鱼嘴相连的地方要柔软得多，可塑性强。该团队由加州大学圣地亚哥雅各布工程学院机械与航空航天工程系教授蔡胜强领导。该论文的第一作者、蔡研究小组的博士生王子军说：“3D打印是一个制作许多不同东西的好工具，现在我们可以打印出在特定刺激下（在这种情况下是热）可以根据需要收缩和变硬的结构，这就更好了”。
研究人员在40°C（104 F）的温度下3D打印了一个液晶弹性体圆盘，并在热水中加热至90°C（194 F）。圆盘变形成圆锥形。但是，由在不同温度（40摄氏度、80摄氏度、120摄氏度）下打印的区域组成的LCE盘，在加热时变形为完全不同的形状。材料的致动不仅可以在热水中激活，还可以通过向LCE注入热敏颗粒或吸收光并将其转化为热的颗粒来激活。现在，研究人员将致力于修改墨水，使打印的结构能够自我修复、可编程和可回收。
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