超越光致变色：脉动液晶弹性纤维的可编程多模态致动
软凝聚态物质
2025-10-28 v1
摘要
脉旋液晶弹性体(CLCE)在变形下改变颜色，为智能纺织品、柔性机器人和光子器件提供了吸引人的前景。然而，CLCE 的螺旋结构会平均掉去其链状母体的卓越各向异性和柔韧性，导致用于编程其热或机械致动的指示器取向几乎没有可用的空间。本文通过各向异性脱水辅助模板方法开发了可编程的 CLCE 空心纤维。通过将动态硼酸酯键交换与机械力/气压力诱导的液晶 mesogen 取向相结合，我们能够制造具有整体纵向、环向和扭转取向的 CLCE 纤维，同时保持足够的残余周期性以维持其结构颜色。气体充注这些纤维后可产生一系列运动(膨胀、收缩、拉伸和扭转)，并伴随同步的自适应颜色变化。为了解释这些运动，我们基于非理想的 neo-经典 LCE 能量并结合适当的 CLCE 取向轮廓推导了膜气球模型。该模型成功地捕捉了所有关键的机械特征，包括随着充气压力的非单调性和亚临界性。我们从而证实，纤维的丰富的机械致色行为源于脉旋颜色与链状类似的编程柔韧性的结合。我们的研究因此超越了传统 CLCE 纤维的局限性，通过结合取向编码、柔韧性和气压致动，为开发能够以特定且多样化方式改变形状和颜色的系统提供了新的范式。
引用
@article{arxiv.2510.21765,
title = {Beyond mechanochromism: Programmable multimodal actuation in cholesteric liquid crystal elastomer hollow fibers},
author = {Jiazhe Ma and John S. Biggins and Fan Feng and Zhongqiang Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.21765},
year = {2025}
}