液晶弹性体中分子助长性与负序参量的巧合
软凝聚态物质
2019-03-06 v1 材料科学
摘要
“助长（auxetic）”材料具有反直觉的性质，即在垂直于施加拉伸的方向上膨胀而非收缩，形式上它们具有负的泊松比（PRs）。[1,2]这导致了诸如增强的能量吸收和压痕阻力等性质，意味着助长材料在从航空航天到生物医学工业等领域具有应用潜力。[3,4]现有的合成助长材料都是通过由正泊松比材料精心构建多孔几何结构而制成的。关键在于，它们的几何结构导致了助长性。[3,4]必要的孔隙使材料相比块体更弱，并且该结构必须经过工程设计，例如通过使用资源密集的增材制造工艺。[1,5]研究人员长期以来的目标是开发具有本征助长行为的合成材料。此类“分子助长材料”将避免孔隙弱化，且其存在本身意味着化学可调控性。[1,4-9]然而，此前从未在合成材料中证实分子助长性。[6,7]在此我们提出一种基于单畴液晶弹性体（LCE）的合成分子助长材料。当垂直于取向方向受力时，LCE在大于约0.8的应变下变为助长材料，最小泊松比为-0.8。助长性的临界应变与负液晶序参量（LCOP）的出现相吻合。我们表明该助长性与由Warner和Terentjev的LCE理论推导出的理论预测一致。[10]这一合成分子助长材料的演示代表了生产具有一系列物理性质和功能行为的分子助长材料新方法的起源。此外，它展示了LCE的一个新特征，以及实现多年来已提出的分子助长技术的一条途径。
引用
@article{arxiv.1807.03608,
title = {Coincident Molecular Auxeticity and Negative Order Parameter in a Liquid Crystal Elastomer},
author = {Devesh Mistry and Simon D. Connell and Stuart L. Micklethwaite and Philip B. Morgan and John H. Clamp and Helen F. Gleeson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.03608},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 4 main figures, 3 supplementary figures at end of manuscript, 1 table