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在材料中嵌入智能以实现响应型建成环境:关于液晶弹性体致动器与传感器的专题综述

软凝聚态物质 2022-10-28 v3 材料科学

摘要

液晶弹性体(LCEs)是一类令人振奋的材料,因其独特的性质能够实现传感与致动,在众多领域具有巨大的应用潜力。对一些人而言,LCEs 只是另一种形状记忆聚合物,而对另一些人而言它们是一项有趣的持续科学实验。在这篇前瞻性文章中,我们围绕 LCEs 在建成环境中支持运动学与动力学建筑以及态势感知的创造性且具影响力的应用方式展开跨学科讨论。我们特别关注使用 LCEs 所实现的自主性,其有可能消除对电机、布线和管道的需求,甚至能够响应自然环境变化实现完全独立运行,无需电源。为说明其潜力,我们提出了若干具体应用场景,其中 LCEs 可为具有重大社会意义的问题提供创新解决方案,例如自主主动通风、可自主清除积雪或沙尘的向日性太阳能板系统,以及具有应变映射功能的隐形涂层,在屋顶或窗户出现危险(静态或动态)载荷时警示居民,并协助建筑安全巡检团队在地震后开展工作。

关键词

引用

@article{arxiv.2103.11005,
  title  = {Embedding Intelligence in Materials for Responsive Built Environment: A Topical Review on Liquid Crystal Elastomer Actuators and Sensors},
  author = {Mathew Schwartz and Jan P. F. Lagerwall},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2103.11005},
  year   = {2022}
}

备注

19 pages, 6 figures. This is a strongly crossdisciplinary paper, aiming to connect the community working with liquid crystal elastomers (LCEs) with designers of the built environment, who can use the unique properties of LCEs in numerous ways, as illustrated in our paper. It is a paper of strongly visionary character, designed to stimulate discussion and motivate new research thrusts