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  近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院及人形機(jī)器人研究院的李木軍研究團(tuán)隊(duì)提出一種復(fù)合冷場3D打印技術(shù)，成功制備具有高取向序參數(shù)和多元形變能力的近環(huán)境溫度響應(yīng)液晶彈性體（NAT-LCEs），并基于此開發(fā)了一種具有增強(qiáng)心率監(jiān)測精度的腕帶系統(tǒng)。該技術(shù)促進(jìn)了軟機(jī)器人技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和可穿戴電子設(shè)備的發(fā)展。成果以"3D Printing of Near-Ambient Responsive Liquid Crystal Elastomers with Enhanced Nematic Order and Pluralized Transformation"為題發(fā)表在國際期刊《ACS Nano》上。

技術(shù)突破亮點(diǎn)

3000%性能飛躍

  1.取向序參數(shù)提升3000%（0.013→0.406）

  2.實(shí)現(xiàn)室溫自發(fā)3D成型與雙向形變

  3.開發(fā)出能主動貼合皮膚的智能監(jiān)測腕帶

三大創(chuàng)新突破

  1.精準(zhǔn)分子操控：通過5℃低溫打印精確控制與鎖定液晶基元排列

  2.智能形變編程：打印結(jié)構(gòu)可隨溫度變化呈現(xiàn)螺旋、鞍形、"USTC"字母等復(fù)雜變形

  3.生物兼容應(yīng)用：材料響應(yīng)溫度完全適配人體耐受范圍

圖1：復(fù)合冷場3D打印系統(tǒng)原理

圖2. 溫度對NAT-LCE材料性能的調(diào)控規(guī)律

圖3. 可編程多元形變展示

圖4：梯度性能智能材料制備

圖5. 智能心率監(jiān)測腕帶系統(tǒng)

  集成液態(tài)金屬加熱電路的LCE腕帶展現(xiàn)可穿戴設(shè)備應(yīng)用：PID溫控系統(tǒng)使材料在50℃時產(chǎn)生收縮力，使腕帶主動貼合手腕。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，收緊狀態(tài)下顯著提高了測量精度并降低了噪聲，1000次疲勞測試后性能無衰減。這項(xiàng)技術(shù)為可穿戴設(shè)備帶來"自適應(yīng)穿戴"新范式。

  論文信息

  標(biāo)題：3D Printing of Near-Ambient Responsive Liquid Crystal Elastomers with Enhanced Nematic Order and Pluralized Transformation

  期刊：ACS Nano

  鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15521