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  液晶彈性體（LCEs）結(jié)合了液晶（LC）的各向異性和彈性體的彈性特性。LCEs具有優(yōu)異的熱致變性，包括大且可逆的類骨骼肌形變、可調(diào)的加工性能以及高度可編程性。因此LCEs已被廣泛研究并日益被認為是一類具有競爭力的智能軟材料。目前大多數(shù) LCEs 使用熱或光作為外部刺激源，其中溫度變化或光照會破壞液晶的有序結(jié)構(gòu)，進而影響液晶高分子鏈的各向異性構(gòu)象，最終實現(xiàn)材料的驅(qū)動。然而，除了熱和光之外，電能是驅(qū)動器領域中最為方便且需求最高的刺激形式。在此綜述中，作者討論了各種已在文獻中報道的電刺激響應液晶彈性體（eLCEs），重點介紹其化學結(jié)構(gòu)、獲得單疇樣品的取向方法、導電材料和電極的設計、驅(qū)動機制及驅(qū)動性能。同時根據(jù)不同驅(qū)動機制，作者介紹了通過機電、電化學和電熱效應驅(qū)動的eLCEs。這些內(nèi)容將有助于未來電刺激響應液晶彈性體（eLCEs）的發(fā)展。

  2025年11月10日，該綜述以“Electroactive liquid crystal elastomers as soft actuators”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials 》（Adv. Funct. Mater.2025, e18797, DOI: 10.1002/adfm.202518797）期刊上。法國巴黎文理大學巴黎高科化學學院李敏慧教授為通訊作者，博士后研究員鄧亞奎為第一作者。該工作受到法國國家科研署（Agence Nationale de la Recherche. Grant Numbers: ANR-22-CE06-0023, AS-LCE）的資助與支持。

  在人工智能系統(tǒng)迅速普及的今天，具有卓越可逆形狀記憶特性的軟驅(qū)動器的研究日益受到關(guān)注。其中包括液晶彈性體（LCEs）在內(nèi)的刺激響應型智能軟材料已在人工肌肉、軟體機器人和傳感器等領域得到了廣泛發(fā)展。根據(jù)分子排列方式的不同，液晶分子（LC）可分為多種相態(tài)，其中最簡單的包括向列相（N）、近晶A相（SmA）和近晶C相（SmC）（圖1a）。當液晶分子通過化學鍵相互連接形成聚合物鏈時，就得到了液晶聚合物（LCP）（圖1b）。根據(jù)連接方式的不同，LCP可分為主鏈型，“腰接”側(cè)鏈型和“尾接”側(cè)鏈型。LCP也可根據(jù)取向狀態(tài)分為單疇和多疇樣品。單疇LCP表現(xiàn)出宏觀均一的取向，而多疇LCP由局部取向的液晶微疇組成，其指向矢在整個樣品中隨機分布。若在單疇LCP樣品中進行交聯(lián)反應，就可以得到單疇LCE，其中LCP的取向被永久鎖定（圖1c）。在單疇LCEs中，液晶-各向同性相變過程中鏈構(gòu)象的變化，即沿取向方向的鏈尺寸收縮，可以轉(zhuǎn)化為整個材料的宏觀形狀變化（樣品尺寸收縮）；這種形狀變化在加熱和冷卻過程中是完全可逆的（圖1d）。這正是許多基于LCE的智能軟材料的“人工肌肉”原理。目前大多數(shù)基于LCE的材料采用熱或光作為外部刺激源，其中溫度變化或光照會破壞液晶的有序結(jié)構(gòu)，進而影響液晶高分子鏈的各向異性構(gòu)象，最終實現(xiàn)材料的驅(qū)動。然而，除了熱和光之外，電能是驅(qū)動器領域中最為方便且需求最高的刺激形式。

圖1.示意圖：(a) 液晶（LC）分子，(b) 液晶聚合物（LCP），(c) 液晶彈性體（LCE），以及 (d) 單疇向列相液晶彈性體（nematic LCE）的熱致驅(qū)動：聚合物構(gòu)象在液晶-各向同性（LC-I）相變過程中發(fā)生變化，這種構(gòu)象變化可轉(zhuǎn)化為LCE樣品的宏觀形變，并且這種形變在加熱和冷卻過程中是完全可逆的。

  因此，作者以電刺激響應液晶彈性體作為軟驅(qū)動器為題進行了綜述總結(jié)。在此綜述中，作者討論了各種已在文獻中報道的電刺激響應液晶彈性體（eLCEs），重點介紹其化學結(jié)構(gòu)、獲得單疇樣品的取向方法、導電材料和電極的設計、驅(qū)動機制及驅(qū)動性能。同時電刺激響應液晶彈性體（eLCEs）可根據(jù)其驅(qū)動機制分為三類，即由機電效應、電化學效應和電熱效應刺激的eLCEs（見圖2）。作者詳細討論了這三類eLCEs，并結(jié)合最新的文獻報道進行分析，最后給出總結(jié)性論述。在這些eLCEs中，只有電熱型eLCEs涉及材料本身的熱響應性膨脹與收縮，這種形變由摻入 LCEs 中的電子或離子導電介質(zhì)所產(chǎn)生的焦耳熱引起。相比之下，機電型和電化學型eLCEs則作為非熱電刺激響應系統(tǒng)運行。此綜述闡述每種系統(tǒng)類型所基于的基本原理，以期為未來eLCEs的發(fā)展提供理論基礎與設計指導。

圖2.電刺激響應液晶彈性體（eLCEs）的驅(qū)動機制：(a)機電效應，(b)電化學效應和(c)電熱效應。

  原文鏈接： https://doi.org/10.1002/adfm.202518797

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