软弹性优化3D打印液晶弹性体中的能量耗散

单畴液晶弹性体（LCEs）中的软弹性在理想情况下于恒定应力下吸收应变能的吸能应用中颇具前景。传统上，由于合成足够大的单畴器件极为困难，尚未对LCEs进行压缩与冲击研究。本文中，我们利用直写成型（direct ink writing）技术3D打印块体（$>cm^3$）单畴LCE器件，并研究其在跨越8个数量级应变率下的压缩软弹性。在准静态速率下，单畴软弹性LCE耗散了45%的应变能，而对比材料耗散低于20%。在高达 $3000~s^{-1}$ 的应变率下，我们的软弹性单畴LCE始终表现最接近理想冲击吸收体。跌落测试表明软弹性很可能是有效降低冲击严重程度的机制——软弹性LCE提供的Gadd严重度指数比可比的各向同性弹性体低40%。最后，我们展示了通过打印指向矢取向来定制单畴LCE中的变形与屈曲行为。