磁性活性液晶弹性体带的集体行为与纠缠
软凝聚态物质
2025-07-08 v2
摘要
动物群体中活性个体间的相互作用会导致涌现性响应，这在合成软物质中仍然难以实现。在此，使用形变聚合物来创造受生物启发的瞬态固体，它们以可控的力学性能自组装，并按需解体。磁性、热响应液晶弹性体带的稀悬浮液发生机械互锁，引发可逆聚集。我们开发了一个数学模型，阐明了拓扑机制在聚集中的作用。与扁平带或在更高温度下具有更高曲率的带相比，在高于交联温度25°C时具有中等曲率的带更有利于聚集。带悬浮液在类流体与类固体状态之间可逆转变，与液体分散体相比，纠缠聚集体的储能模量表现出高达6个数量级的增加。通过在高磁场旋转速度（> 200 RPM）下向单个带传递动能，可诱发受控解离。结果表明，带的形状与发生解离的介质共同支配了解体过程。将动态集体行为引入合成系统，可能为从受生物启发的软体机器人到可注射生物材料等一系列潜在应用提供可能。
引用
@article{arxiv.2409.19094,
title = {Collective action and entanglement of magnetically active liquid crystal elastomer ribbons},
author = {Asaf Dana and Christian Benson and Manivannan Sivaperuman Kalairaj and Kayla Hellikson and Sasha M. George and David C. Chimene and Jared A. Gibson and Seelay Tasmim and Phillip A. Kohl and Youli Li and Mustafa K. Abdelrahman and Vishal P. Patil and Taylor H. Ware},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.19094},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 6 figures