Retention and Deformation of the Blue Phases in Liquid Crystalline Elastomers
在高度手性液晶组合物中观察到蓝相，所述组合物最初组织成三维结晶纳米结构。晶胞晶格参数的周期性是可见光波长的量级，因此，蓝相表现出作为光子晶体的选择性反射。在这里，我们详细介绍了液晶弹性体（LCE）的合成，保留蓝相I，蓝相II和蓝相III。保留蓝相的LCE的机械性能和变形与玻璃化转变温度低于室温的全固态弹性体中的蓝相形成对比。轻度交联聚合物网络的机械变形和化学溶胀诱导蓝相LCE中的晶格不对称性，这在选择性反射的调谐中是明显的。蓝相LCE的晶格周期性受温度的影响最小。蓝相LCE的倾斜晶格平面响应于机械变形而倾斜和红移。在完全固体的弹性体膜中保留蓝相可以在光子学，传感和能源应用中实现新的功能。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal deformations of ideal liquid crystal elastomers
液晶弹性体是橡胶状固体，其中液晶介晶（刚性棒状分子）结合到聚合物的主链中或作为聚合物的侧链。由于橡胶的熵弹性和液晶的取向相变之间的耦合，这些固体显示出一系列不寻常的热机械性能。这些有趣的特性之一是柔软的行为，它能够在几乎没有应力的情况下发生显著的变形。虽然这种现象是众所周知的，但它在很大程度上是在均匀变形的背景下进行研究的。本文研究复杂非均匀变形中的软行为。我们将这些材料建模为超弹性、各向同性、不可压缩固体，并利用埃里克森的开创性工作，埃里克森建立了非平凡的普遍变形的存在，这些变形满足每一个超弹性、各向同性、不可压缩固体的平衡方程。我们研究了球形和圆柱形气球的膨胀，空化和弯曲。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A macroscopic constitutive relation for isotropic-genesis, polydomain liquid crystal elastomers
本文针对各向同性生成、多畴液晶弹性体（I-PLCEs）提出宏观本构模型，通过多尺度框架隐式刻画畴演化，并经实验验证可准确捕捉多轴加载下的复杂响应。
2023-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling and Simulation of Liquid Crystal Elastomers
本文考虑了一个描述液晶液晶弹性体（LCE）动态行为的连续介质模型，并实现了一个数值方案来求解控制方程。在该模型中，亥姆霍兹自由能和瑞利耗散，拉格朗日框架内，得到的运动方程。自由能由弹性和液晶贡献组成，其中每一个都是材料位移和取向序参量的函数。该模型给出了材料位移、标量序参量和取向指向矢的动力学，后两者对应于取向序参量张量。我们的模拟进行了求解的控制方程，使用隐式-显式计划和切比雪夫多项式方法。模拟结果表明，该模型能够成功地捕捉到实验中观察到的LCE的形状变化动力学，并跟踪序参量张量的演变。
2010-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Active shape-morphing elastomeric colloids in short-pitch cholesteric liquid crystals
通过软光刻和在强磁场中聚合的方法，获得了具有初始圆柱形状的活性弹性体液晶颗粒。渗透到这些颗粒中的金纳米晶体介导从激光到热的能量传递，使得依赖于温度的顺序和形状之间的固有耦合允许这些颗粒的动态变形和良好控制的稳定形状。粒子形状的连续变化之后，它们的自发重新排列和周围宿主中的指向矢结构的转换，以及在非互易形状变形的情况下的运动。这些发现桥接了液晶固体和活性胶体的领域，可能使自适应复合材料和光驱动微机械的形状控制自组装成为可能，并且可以通过采用简单的对称性考虑以及静电类比来理解。
2016-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Characterization of the soft behavior of nematic elastomers over a range of temperature and strain rates
California Institute of Technology（加州理工学院）；Saint-Gobain Research North America（圣戈班北美研究院）
本文通过新实验装置和数据集，研究了向列弹性体在不同温度和应变速率下的软行为，并将其拟合到新的模型中。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Soft-Elasticity Optimises Dissipation in 3D-Printed Liquid Crystal Elastomers
单畴液晶弹性体（LCE）的软弹性对于在恒定应力下理想地吸收应变能的冲击吸收应用是有希望的。传统上，考虑到合成足够大的单畴器件的众所周知的困难，尚未对LCE进行压缩和冲击研究。在这里，我们展示了3D打印散装（$>cm^3$）单域LCE设备使用直接墨水写入和研究其压缩软弹性超过80年的应变率。在准静态速率下，单畴软弹性LCE耗散45%的应变能，而比较材料耗散小于20%。在高达$3000~s^{-1}$的应变率下，我们的软弹性单域LCE始终表现得最接近理想的冲击吸收体。跌落测试表明，软弹性是有效降低冲击严重程度的可能机制-软弹性LCE的Gadd严重程度指数比可比的各向同性弹性体低40%。最后，我们证明了剪裁变形和屈曲行为在单畴LCE通过印刷方向。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Liquid crystal elastomer coatings with programmed response of surface profile
刺激响应型液晶弹性体（LCEs）具有分子取向有序性和类橡胶弹性的强耦合性，在软机器人、传感、运输和推进系统中显示出巨大的工作潜力。我们展示了一个动态的热控制LCE涂层的表面形貌实现通过预先设计的图案在平面内的分子取向。这些图案决定了LCE涂层是否产生隆起、凹陷或平面内变形。确定性依赖的面外动态表面轮廓上的面内取向图案解释由激活力。这些力由两个因素引起：（i）由温度驱动的聚合物网络的拉伸-收缩;（ii）LCE的空间变化取向。激活力概念将响应性LCE带入活性物质的范畴。所证明的关系可用于设计具有模拟生物组织（例如皮肤）的功能的可编程涂层。
2018-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic Theory of Polydomain Liquid-Crystal Elastomers
当液晶弹性体在没有任何排列的情况下制备时，随着材料冷却到结晶相，无序的多畴结构出现。这些多畴结构归因于交联聚合物网络中的淬火无序。作为另一种解释，我们开发了一个理论的各向同性的液晶弹性体中的相变的动力学，并表明，动态可以诱导一个多畴结构的特征长度尺度，通过一个机制类似于Cahn-Hilliard方程相分离。
2015-02-26 cond-mat.soft
Photonic gaps in cholesteric elastomers under deformation
胆甾相液晶弹性体具有令人感兴趣的和潜在的非常有用的光子性质。在这些材料的理想单畴配置中，人们发现光在窄波长范围内的布拉格-光的反射和特定的圆偏振。这是由于材料沿一维的周期性结构。在许多实际情况下，橡胶具有足够程度的淬火无序，这使得选择性反射宽带。我们通过实验研究了弹性体的机械变形对光的透射率的影响，以及与液晶结构变化的关系。我们探索了一系列的样品，已与光子阻隙在可见光范围内合成。这使我们能够比较结果与详细的理论预测的演变，塞间隙在弹性体。
2004-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling elastic instabilities in nematic elastomers
液晶弹性体是与液晶介晶共价键合的交联聚合物网络。在取向相，由于机械应变和取向有序之间的强耦合，这些材料显示与取向域的形成和演化相关的应变诱导的不稳定性。使用三维有限元弹性动力学模拟，我们调查这样的不稳定性，在单畴膜沿轴垂直的方向拉伸的条纹形成的发病。在我们的模拟中，我们观察到条纹域的形成与交替的方向旋转。该模型使我们能够探索的基本物理动态力学响应的弹性体，也提供了一个潜在的有用的计算工具，工程设备的应用。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Siloxane crosslinks with dynamic bond exchange enable shape programming in liquid-crystalline elastomers
液晶弹性体（LCE）响应于刺激而经历可逆的形状变化，这可以实现广泛的智能应用，例如软机器人、粘合剂系统或植入式医疗设备。在这里，我们介绍了新的动态共价化学的基础上，硅氧烷平衡交换到LCE，使处理（导演对齐，重塑和焊接）。与通过具有不可逆键的其他反应方案（例如氢化硅烷化）产生的传统的基于正戊烷的LCE不同，在这里我们使用更稳健的反应（硫醇-丙烯酸酯/硫醇-烯“双击”化学）来获得高度均匀的动态交联网络。将硅氧烷交联剂与点击化学结合产生具有可调性质、低玻璃化转变（-30 ℃）、可控的半透明至各向同性转变（32 ℃至75 ℃）和非常高的玻璃化温度（250 ℃）的LCE。因此，这类动态交联的LCE在工作温度范围（-50至140 ℃）内显示出前所未有的热稳定性，在许多热致动循环中没有任何蠕变。最后，可以将共享相同硅氧烷可交换键的多种材料焊接成单个结构，以允许材料在样品的不同部分中顺序地且可逆地经历多次相变。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A theoretical model for power generation via liquid crystal elastomers
本文提出集成于电荷泵电路的液晶弹性体数学模型，利用其相变特性实现升压发电，结合纯弹性和新经典型应变能密度并解耦光热响应，发现液晶弹性体比橡胶更适合作介电材料。
2023-07-25 cond-mat.soft
Modeling the Field Control of the Surface Electroclinic Effect near Continuous and First Order Smectic-A*-Smectic-C* Transitions
我们提出并分析了一个模型相结合的体和表面电斜效应在近晶-A *（Sm-A）相附近的Sm-A*-Sm-C* 过渡。作为我们分析的一部分，我们计算的表面倾斜对外部电场的依赖性，并表明它可以被消除，甚至从其零场值逆转。这与以前对具有连续Sm-A ~*-Sm-C ~* 跃迁的系统（W 415）的实验工作是一致的。我们还分析，为第一次，在系统中的一阶Sm-A*-Sm-C* 过渡的体和表面电斜效应的组合。在这种情况下，表面倾斜随电场的变化更加剧烈，具有不连续性和滞后性。在每种类型的Sm-A*-Sm-C* 过渡附近，我们得到了消除表面倾斜所需的场的温度依赖性。此外，我们分析了不同的系统的对映体过量的效果，表明它强烈地影响了表面倾斜的场依赖性，特别是在一阶Sm-A*--Sm-C* 过渡附近。在这种情况下，增加对映体过量可以改变表面倾斜的场依赖性从连续到不连续。我们的模型还允许我们计算从表面到体的层间距的变化，这反过来又允许我们估计由表面和体层间距之间的差异引起的应变。我们表明，对于一定范围的施加电场，这种应变可以导致层屈曲，降低了整体质量的液晶细胞。对于de Vries材料，具有小的倾斜引起的层间距变化，对于给定的表面倾斜的诱导应变应该较小。然而，我们认为，这可能是抵消的事实，即德弗里斯材料，通常有Sm-A*-Sm-C* 过渡附近的三临界点，一般会有较大的表面倾斜。
2013-12-05 cond-mat.soft
Theory of Liquid Crystal Elastomers: From Polymer Physics to Differential Geometry
在液晶弹性体中，液晶的取向顺序与交联聚合物网络的弹性变形相结合。以前的理论研究通过两种不同的方法来描述这些材料：基于液晶指向矢和变形张量的新古典理论，以及基于实际度量张量和参考度量之间的差异的几何弹性理论。在这里，我们使用基于微分几何的形式主义连接这两种方法。通过这种联系，我们确定了指向矢和几何形状对温度变化的响应。
2016-12-20 cond-mat.soft
Phase transition in liquid crystal elastomer - a Monte Carlo study employing non-Boltzmann sampling
本文采用非BoltzmannMonteCarlo方法研究了液晶弹性体的各向同性向列相转变。我们考虑一个晶格模型的液体弹性体和Selinger-Jeon-Ratna哈密顿占液晶单元之间的均匀/非均匀的相互作用，相互作用的局部向列相与全局应变，并与非均匀的外部场和应力。我们发现，当当地董事强烈耦合到全球应变的过渡是强烈的一阶，过渡软化时，耦合变得较弱。随着耦合强度的降低，相变温度降低.此外，我们发现，特别是在强耦合和低温下，该阶与整体应变呈非线性关系。
2006-11-08 cond-mat.soft
Geometry-Dependent Adhesion in Transparent, Monodomain Liquid Crystal Elastomers
本研究通过90度剥离测试和动态力学分析，发现平面取向的侧链液晶弹性体沿指向矢方向粘附力最强（0.67 Nmm-1），粘附性由体取向决定，可作为透明可调宽温智能压敏粘合剂。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wrinkling of a thin film on a nematic liquid crystal elastomer
当薄膜受到压缩时，通常在沉积在软弹性体基底上的薄膜中产生皱纹。受最近实验的启发[Agrawal等人，软物质8，7138（2012）]，其示出了如何通过使用弹性体基底来控制褶皱形态，我们发展了在弹性体顶部的各向同性膜的小幅度褶皱的理论。假定弹性体的指向矢位于平行于未变形膜平面的平面内。对于沿垂直于弹性体指向矢的方向的膜的单轴压缩，系统表现为各向同性基底上的压缩膜。当单轴压缩方向为n阶时，我们发现液晶弹性体的软弹性特性导致了一个临界应力，与各向同性基片的情况相比，该临界应力很小。我们还确定了在临界应力的皱纹的波长，并显示了临界应力和波长如何依赖于基板的深度和各向异性的聚合物链在弹性体的弹性体。
2016-04-30 cond-mat.soft
Tunable wrinkling of thin nematic liquid crystal elastomer sheets
薄弹性板的不稳定性，如褶皱，从基本观点来看，也因为它们在工程应用中的潜力而引起广泛的兴趣。向列型液晶弹性体提供了一种新的形式，通过直接耦合微观自由度，从定向有序的棒状分子，和宏观应变之间的控制这些不稳定性。利用标准的降维方法，建立了弹性体薄板的板理论。然后，我们应用这一理论的皱纹的形成，由于压缩的弹性或流体基板上的一张薄的液晶弹性体的研究。我们发现缩放的褶皱波长的材料参数和所施加的压缩。褶皱的波长被发现是非单调的压缩应变，由于存在的双折射。最后，由于软模式，皱纹出现的临界应力可能比各向同性弹性体高得多，并且非常重要地取决于弹性体的制备方式。
2019-06-24 cond-mat.soft
Evolution of liquid crystal microstructure during shape memory sequence in two main-chain polydomain smectic-C elastomers
通过同步辐射X射线衍射对两种主链近晶-C弹性体的结构研究揭示了在低应变和高应变下这些系统中存在两种不同的弛豫机制。在低应变下，近晶层重新取向，层法线分布在垂直于拉伸方向的平面中。该系统相对缓慢地松弛（时间常数~ 45分钟），这归因于嵌入弹性体网络中的LC层的流动性质。在高应变下，平衡时间（约4 - 8分钟）符合更快的松弛，并且似乎起源于系统的聚合物组分。由于在小应变下未对准的微区，介晶部分的全局取向序参量S的值最初是小的（~ 0.15）。随着应变的增加，局部域导向剂、介晶和聚合物链都倾向于平行于拉伸方向排列，从而在4.0的应变下产生S ~ 0.83的较高测量值。硅氧烷链段保持较不有序，对于4.0的应变达到S ~ 0.4的值。层逐渐变得倾斜于拉伸方向，符合近晶-C相的结构性质。该系统最终假定一个人字形光学单畴结构。两种弹性体即使在去除引起应变保持和形状记忆效应的外部应力之后也锁定在该状态。主链中横向分量的存在导致第二弹性体中较高的应变保持。去除外部应力后，近晶层法线朝向拉伸方向的取向的偏好仍然存在。在热退火时，人字形微结构经由与初始多畴结构不同的路径逐渐熔化。
2014-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-Gaussian chain statistics and finite extensibility in liquid crystal elastomers
在这项工作中，我们将得到一个各向异性的推广的可伸展链模型，由于库恩和Grün，这是众所周知的橡胶弹性。这提供了将弹性行为与描述液晶单体在主链弹性体内的取向的概率分布耦合的链能量。关键点是调用最大相对熵假设的键角分布的观察链。给出了链能量的四阶泰勒展开式，该展开式只与链分布函数的二阶和四阶矩耦合。
2016-05-17 cond-mat.soft
Training and re-training liquid crystal elastomer metamaterials for pluripotent functionality
本研究探索液晶弹性体超材料通过训练实现可调功能，并证明其可重置再训练以实现多能性，展示了训练作为材料设计技术的潜力。
2025-02-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shape Changes of Liquid Crystal Elastomers Swollen by Low Molecular Weight Liquid Crystal Drops
研究低分子量液晶液滴溶胀LCE薄膜引发的形变，揭示指向矢排布与扩散方向对帽形、拱形及复杂弯曲形状的调控机制，并实现最高30倍提升力的持久致动。
2025-02-14 cond-mat.soft
Robust and Multifunctional Liquid-Metal Embedded Elastomers for Ultrastretchable Electronics: a Short Review
当机器和人体之间需要安全的物理交互时，软电子产品是传统电子产品的一种有前途的革命性替代品。在为生产柔软和可拉伸电子产品而开发的各种材料架构中，含有Ga基夹杂物作为导电相的液态金属嵌入式弹性体（LMEE）在可穿戴计算和生物启发机器人等各种新兴领域引起了相当大的关注。这是因为LMEE表现出所需的机械、电气和热性能的独特组合。例如，这些所谓的多功能材料可以承受高达600%应变的大变形，而不会失去其导电性。此外，弹性体的整个介质内的导电液体金属夹杂物的绝望使得可以制造自主自愈电路，其在极端机械损伤感应之后保持其电功能性。电自修复特性对于自主软机器人的进一步发展非常重要，其中材料受到各种模式的机械损伤，如撕裂。在这篇简短的综述中，我们回顾了LMEE的基本特性，它们相对于其他导电复合材料的优势，LMMEs中使用的材料，它们的制备和活化过程，以及自修复电路的制造过程。此外，我们将审查软光刻启用液态金属图案化技术。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Instabilities in liquid crystal elastomers
稳定性是液晶弹性体研究的一个重要和富有成效的途径。在恒温下，当拉伸时，向列相体的均匀状态变得不稳定，并且在非常低的应力下产生交替的剪切条纹。此外，这些材料可以经历经典的机械效应，例如颈缩、空隙成核和空化以及膨胀不稳定性，这些都是从它们的聚合物网络继承的。我们研究了以下两个问题：第一，弹性体中的不稳定性与纯弹性固体中的不稳定性有何不同？第二，如果材料常数波动，这些现象如何改变？为了回答这些问题，我们提出了一个系统的研究中发生的不稳定性的双液晶弹性体，并检查的贡献的双组分和波动的模型参数，遵循概率定律。这种综合分析可能会导致更现实的估计随后的机械损伤的固体材料。
2021-03-02 cond-mat.soft
Isotropic-Nematic Transition in Liquid-Crystalline Elastomers
在液晶弹性体中，液晶序参量和诱导应变在各向同性-液晶转变过程中平滑变化，没有预期的一阶不连续性。为了研究这种平滑的变化，我们测量的应变作为温度的函数在一个范围内施加的应力，弹性体交联的在双相和各向同性相，并分析结果使用朗道理论的变化。该分析表明，这种平滑的变化是由于弹性体中的淬火无序以及外加应力和内应力的影响而引起的。
2002-09-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tunability of the elastocaloric response in main-chain liquid crystalline elastomers
显示出巨大热量效应的材料可能会导致新一代热管理技术的发展，这些技术将具有更好的能源效率，并可能更加环保。热材料研究的重点最近已从固态材料转向软质材料，如液晶和液晶弹性体。最近已经表明，在近晶相液晶中可以观察到超过7 K的大的电热效应。在这里，我们报告了一个显着的弹性热反应观察到的直接弹性热测量主链液晶弹性体。它表明，该字符的双向/各向同性的过渡，可以从超临界政权向一阶政权调谐，通过降低交联剂的密度。在后一种情况下，潜热额外地增强了弹性热反应。我们的研究结果表明，一个显着的弹性热响应是存在于主链液晶弹性体，驱动的应力场比固体弹性热材料小得多。因此，弹性热软材料可以在开发新的热管理设备中作为主动冷却/加热元件发挥重要作用。
2020-12-10 cond-mat.soft
Twist-bend heliconical chiral nematic liquid crystal phase of an achiral rigid bent-core mesogen
手性，螺旋形（扭曲弯曲）的螺旋基态的非手性，刚性，双核介晶（UD 68）的报告。类似于在弯曲分子二聚体中观察到的扭转弯曲（NTB）相，UD 68的NTB相形成宏观的近晶状焦锥织构，并表现出纳米级的周期性调制，而没有相关的电子密度调制，即，而没有可检测的层状X射线反射峰。NTB螺距为pTB ~ 14 nm。当一个电场施加垂直于螺旋轴，观察到一个弱的电斜效应，揭示了50微米尺度的左手和右手领域的手性砾岩。
2013-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shape Morphing of Planar Liquid Crystal Elastomers
针对平面液晶弹性体激活后保平面但形变的特性，研究人员利用其变形的隐式线性推导出闭式解析解，可求解任意域的向列指向矢场，还讨论了规范与向错问题，并提出相关应用及设计原则。
2022-08-07 cond-mat.soft
Negative Poisson's ratio and semi-soft elasticity of smectic-C liquid crystal elastomers
近晶-C液晶弹性体的模型预测，它可以显示软弹性，其中弹性体的形状在没有能量成本的情况下改变。软模式的振幅和伴随的剪切取决于层法线和指向矢相对于拉伸轴的取向。我们表明，在某些几何形状的董事被迫旋转垂直于拉伸轴，造成横向膨胀的样品;负泊松比。目前的模型不包括必须存在于物理样品中的缺陷的影响。我们研究了一个简单的模型，这些缺陷的软模式在单畴近晶-C弹性体在各种几何形状的效果。当平行于层法线拉伸时（施加应变），一旦指向矢开始旋转，弹性体就具有负刚度。我们表明，这是一个结果的负泊松比在这个几何形状通过一个简单的标量模型。
2011-07-28 cond-mat.soft
Monolithic shape-programmable dielectric liquid crystal elastomer actuators
大型机器人系统具有高速、精确和灵活的功能。然而，软机器人执行复杂任务的能力，特别是在厘米和毫米级，仍然是有限的，因为没有快速，节能的软致动器，可以编程改变形状。在这里，我们结合了两种不同的活性材料的理想特性：介电弹性体的快速有效的致动和液晶弹性体的简易形状可编程性到一个单一的形状变化的电致动器。单轴对齐的整料实现超过120%/s的应变速率，能量转换效率为20%，同时移动超过700倍致动器重量的负载。组合式执行器技术为软机器人及其他领域的应用提供了前所未有的小型化机会，具有精度，效率和更多的自由度。
2019-04-21 cond-mat.soft
Curvature by design and on demand in liquid crystal elastomers
液晶弹性体（LCE）的形状与指向矢取向的空间变化可以通过暴露于刺激而转变。在这里，通知以前报道的分析处理，我们准备复杂的螺旋图案压印到LCE和量化所产生的形状变换。刺激诱导的形状的量化揭示了预测和实验观察到的曲率之间的良好协议。我们通过报告一种设计策略来结束这一通信，该设计策略允许LCE膜在其外部边界处锚定到刚性基底上，而不会在致动时引起内部机械失配应力，这是在实际设备应用中实现LCE形状变换的关键进展。
2017-11-22 cond-mat.soft
Homogenization of elastomers filled with liquid inclusions: The small-deformation limit
本文推导了描述含液体夹杂弹性体在准静态小变形下宏观力学响应的均匀化方程。推导进行了周期性微结构的材料通过两个尺度的渐近分析。重点是非耗散情况下，当弹性体是弹性固体，构成夹杂物的液体是弹性流体，分离固体弹性体与液体夹杂物的界面是具有初始表面张力的弹性界面，并且夹杂物最初是$n$ -球形（$n=2,3$）形状。值得注意的是，尽管由于界面处的初始表面张力而在夹杂物内存在局部残余应力，但这种填充的弹性体的宏观响应证明是不含残余应力的线性弹性固体的宏观响应，因此其简单地以有效弹性模量$\bar{\textbf{L}}$为特征。此外，尽管本体和界面中的局部弹性模量不具有较小的对称性（由于界面处存在残余应力和初始表面张力），但所得的有效弹性模量$\bar{\textbf{L}}$确实具有常规线弹性固体（即，$\bar{L}_{ijkl}=\bar{L}_{jikl}=\bar{L}_{ijlk}$）的标准较小对称性。作为第一个应用程序，数值计算结果和分析的各向同性悬浮液的不可压缩液体$2$ -球形夹杂物的单分散尺寸嵌入在各向同性不可压缩弹性体的有效弹性模量。
2023-01-25 cond-mat.soft
Embedding Intelligence in Materials for Responsive Built Environment: A Topical Review on Liquid Crystal Elastomer Actuators and Sensors
液晶弹性体（LCE）是一种令人兴奋的材料类别，由于其独特的特性，能够实现传感和致动，因此在各种领域具有巨大的应用潜力。对一些人来说，LCE只是另一种类型的形状记忆聚合物，而对另一些人来说，它们是一种有趣的正在进行的科学实验。在这篇有远见的文章中，我们围绕LCE可以应用于建筑环境中以支持运动学和动力学建筑以及态势感知的创造性和有影响力的方式进行了跨学科的讨论。我们特别关注通过使用LCE实现的自主性，可能消除对电机，电线和管道的需求，甚至能够完全独立地操作以应对自然环境的变化，不需要电源。为了说明这种潜力，我们提出了一些具体的应用场景，其中LCE可以为具有重大社会意义的问题提供创新的解决方案，例如自主主动通风，也可以自主清除雪或沙子的太阳能电池板系统，以及具有应变映射功能的隐形涂层，在危险的情况下提醒居民。此外，该项目还负责屋顶或窗户上的（静态或动态）荷载，以及在地震后协助建筑物安全检查小组。
2022-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Liquid crystal elastomers and phase transitions in rod networks
在这篇文章中，我们构建和分析各向异性交联聚合物模型的工具，从液晶弹性体的理论。这些系统的各向异性源于网络中刚性棒分子单元的存在。我们研究不可压缩以及可压缩材料的能量最小化，各向同性非线性弹性理论与溶致液晶相结合的方法。我们将我们的研究结果应用于刚性杆网络中的相变研究，以模拟细胞骨架中肌动蛋白丝系统的行为。
2013-03-25 cond-mat.soft math.AP
The nonlinear elastic deformation of liquid inclusions embedded in elastomers
本文通过实验与理论相结合的方法，研究了嵌入弹性体中的初始球形液体夹杂物在单轴拉伸下的非线性弹性变形，揭示了孤立及成对夹杂物在不同取向下的力学响应。
2024-11-25 cond-mat.soft
Isotropic-Nematic Transition in Liquid-Crystalline Elastomers: Lattice Model with Quenched Disorder
当液晶弹性体通过各向同性-取向转变时，取向序参量和弹性应变变化迅速但平滑，没有预期的一阶不连续性。这种相变的加宽对于液晶弹性体作为致动器或人工肌肉的应用是一个重要的问题。为了理解这种行为，我们开发了一个晶格模型的液晶弹性体，与本地董事耦合到一个全球应变变量。在这个模型中，我们可以考虑随机键无序（代表化学异质性）或随机场无序（代表异质局部应力）。蒙特卡罗模拟表明，这两种类型的障碍导致一阶各向同性的过渡，扩大到一个平滑的交叉，与实验一致。对于随机场无序，到有序状态的平滑过渡可以归因于长程弹性相互作用。
2004-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The effects of network architecture on the photomechanical performance of azo-acrylate liquid crystal elastomers
本研究通过热机械与光机械实验，分析偶氮丙烯酸酯液晶弹性体中序参量变化和直接收缩两类竞争应力机制的相对贡献。
2024-12-08 cond-mat.soft
Untwisting of a cholesteric elastomer by a mechanical field
施加于单畴双相弹性体的机械应变场将使螺旋指向矢分布展开。这与经典的电场作用于胆甾相液晶的问题类似，但有重要的区别。坦率的弹性是次要的，除非凝胶是非常弱的。相互作用是在指向矢锚定到橡胶弹性基质和外部机械场之间。垂直于螺旋轴的拉伸通过消除临界应变以上的尖锐的、钉扎的扭曲壁来诱导均匀的解绕状态。当弹性体沿螺旋轴拉伸时，通过锥形指向矢状态展开。
2000-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A New Twist on the Electroclinic Critical Point: Type I and Type II Smectic $C^*$ Systems
对具有一阶近晶- $A^*$ -近晶-$C^*$（Sm- $A^*$ -Sm- $C^*$）转变的铁电液晶中的电斜效应的分析表明，它们可以是I型或II型。在温度场参数空间中，Ⅰ型系统表现出宏观上的非手性（其中Sm- $C^*$螺旋超结构被驱逐）低倾斜（LT）Sm- $C$-高倾斜（HT）Sm- $C$临界点，该临界点终止LT Sm- $C$ -HT Sm- $C$一级边界。该边界延伸到非手性-手性三相点，其中非手性LT $C$和HT $C$相与手性Sm- $C^*$相共存。在II型系统的临界点，三相点，和一阶边界被取代的Sm- $C^*$区域，LT和HT非手性Sm- $C$阶段之间，分别在低和高领域。当磁场斜升时，II型系统显示一个折返Sm-$C$--Sm- $C^*$ -Sm- $C$相序。在两个相变中的每一个处光轴倾斜的不连续性意味着II型系统是三稳态的。该体系是I型或II型，取决于两个长度尺度的比值，一个是零场$C^*$螺距，另一个取决于零场一级$A^*$ - $C^*$相变的潜热。系统可以通过在I型和II型行为之间改变对映体过量来进行实验调谐。我们还表明，这种I型与II型的行为是伊辛普适性类模拟的XY普适性类系统中的I型与II型的行为。最后，我们在温度-场-对映体过量参数空间（不仅仅是临界点附近）中对相边界进行了完整的映射，它显示了各种有趣的特征，包括多临界点，三临界点和双…
2019-02-14 cond-mat.soft
Coincident Molecular Auxeticity and Negative Order Parameter in a Liquid Crystal Elastomer
“弹性”材料具有与施加的拉伸垂直的膨胀而不是收缩的反直觉性质，形式上它们具有负泊松比（PR）。[1，2]这导致了诸如增强的能量吸收和抗压痕性等特性，这意味着拉胀学在从航空航天到生物医学工业的领域中具有应用潜力。[3，4]现有的合成拉胀剂都是通过从正PR材料仔细构造多孔几何形状来创建的。最重要的是，它们的几何形状导致了膨胀。[3，4]与块体相比，所需的孔隙率削弱了材料，并且必须设计结构，例如，通过使用资源密集型增材制造工艺。[1，5]研究人员的一个长期目标是开发一种具有内在拉胀行为的合成材料。这种“分子拉胀剂”将避免孔隙弱化，它们的存在本身就意味着化学调谐。[1，4 -9]然而，分子膨胀性以前从未被证明用于合成材料。[6，7]在这里，我们提出了一种基于单域液晶弹性体（LCE）的合成分子拉胀剂。当垂直于取向方向施加应力时，LCE在大于约0.8的应变下变得拉胀，最小PR为-0.8。拉胀性的临界应变与负液晶序参量（LCOP）的出现相一致。我们表明，膨胀同意来自华纳和Terentjev理论的LCE的理论预测。[10]这种合成分子拉胀剂的演示代表了一种新方法的起源，该方法用于生产具有一系列物理性质和功能行为的分子拉胀剂。此外，它还展示了LCE的一个新特征和多年来提出的分子拉胀技术的实现途径。
2018-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
UV-isomerisation in nematic elastomers as a route to photo-mechanical transducer
液晶弹性体的宏观形状强烈地依赖于介晶基团的序参量。如果将可光致异构化基团（例如含有N=N键）引入材料中，则可以操纵该顺序。我们已经探索了这样的含偶氮苯的弹性体在不同温度下的大的光机械响应，使用力和光学双折射测量，并专注于人口动态的基本方面和相关的速度和重复性的响应。"开“和"关”状态的特征时间强烈地依赖于温度，但通常发现非常长。我们能够验证，弹性体的宏观弛豫是由三阶动力学，而不是，例如，由聚合物网络弛豫。
2002-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic manipulation of friction in smart textile composites of liquid-crystal elastomers
响应于外部刺激可逆地改变界面摩擦系数的智能表面能够实现广泛的应用，例如握把、密封件、刹车片、包装膜和织物。本文提出了这种智能摩擦系统的新概念：由平纹聚酯织物片和热响应液晶弹性体（LCE）组成的复合薄膜。该复合材料在每个编织网内部部署有弹性体的可缩回的微起伏，使得能够在LCE致动时与相对表面的接触界面发生急剧变化，这例如由温度（T）的变化引起。在环境温度下，LCE的处于双相的突出粘弹性部分与相对的平坦表面接触，导致非常高的摩擦。在升高的T（50 C，各向同性相）下，LCE表面的起伏缩回到织物的厚度内，并且接触限于重叠织物纤维周围的小区域，从而显著降低摩擦。这种效应在加热/冷却循环中是完全可逆的。表面起伏是自发的，即在没有任何光刻或对准技术的情况下制造。本发明的复合材料为具有由刺激响应性LCE实现的可切换摩擦的片材/膜的实际应用开辟了新的途径。
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Elasticity of Polydomain Liquid Crystal Elastomers
我们通过扩展新古典软和半软自由能成功地描述单畴样品的多畴液晶弹性体模型。我们发现，有一个显着的差异之间的多畴交联均匀的高对称性状态，然后冷却到低对称性的多畴状态和那些直接交联的低对称性的多畴状态。例如，在各向同性状态下交联然后冷却到多畴的弹性体在理想极限下将是完全柔软的，并且随着非理想性的引入，将在非常低的应力下变形，直到它们宏观上对齐。在它们中观察到的指向矢图案将是无序的，是随机变形组合的特征，而不是向错图案。我们期望这些样品表现出比单畴样品明显更软的弹性。在双多畴状态下交联的多畴将在机械上更硬，并且包含特征性纹影指向矢图案。我们用于多域弹性体的模型在空间上是不均匀的，所以我们不是精确地解决它们，而是通过使用泰勒（兼容的测试应变场）和萨克斯（恒定应力）限制扩展到非线性弹性来限制能量来阐明这种行为。发现良好的协议与实验，揭示了超软响应的一些polydomains。我们还分析了近晶多畴弹性体，并提出多畴SmC* 弹性体交联的SmA单畴状态是有前途的候选人低场电致动。
2011-05-26 cond-mat.soft
Liquid Crystal Elastomer Strips as Soft Crawlers
在本文中，我们推测一个可能的应用液晶弹性体领域的软机器人。特别是，我们研究了无肢运动的概念，这是服从于martinisation。为此，我们制定并求解了一条弹性体的演化方程，该弹性体与平坦的固体基底发生定向摩擦相互作用，并由空间均匀的时间周期性刺激（例如，温度变化）。对滑动方向敏感的摩擦力的存在将往复的“呼吸式”变形转化为定向的向前运动。我们推导出公式量化这种运动的情况下，分布摩擦，通过求解微分包含的位移场。还解决了在条带两端的集中摩擦相互作用的简单情况，以提供一个基准来比较连续分布的情况与有限维基准。我们还提供了明确的公式，沿履带机构的轴向力。
2016-02-07 cond-mat.soft
Bending-induced director reorientation in a nematic liquid crystal elastomer bonded to a hyperelastic substrate
本文在非线性弹性理论的框架下，研究了表面涂敷有液晶液晶弹性体的超弹性基底的二维纯弯曲问题。对于给定的本构模型，建立了由变形动量平衡、取向动量平衡和力学约束组成的控制系统，并导出了相应的精确解。发现存在两种不同的弯曲解。为了确定哪一个是优选的，我们比较了两种解决方案的总势能，并发现对于某些材料参数，两种能量曲线可能在弯曲角$α_c$的临界值处具有交点。具体地，指向矢$\bm n$在$α_c$处突然将$\dfracπ{2}$从一个解旋转到另一个解，这指示指向矢重定向（或跳跃）。此外，不同的材料和几何参数的弯曲变形和过渡角$α_c$的影响可以揭示使用所获得的弯曲解。同时，该精确解可为验证液晶弹性体近似平板模型的准确性提供基准问题。
2020-03-16 cond-mat.soft
Adhesion of a nematic elastomer cylinder
针对向列弹性体的软弹性特性，通过数值模拟研究其对刚性基底上向列弹性体圆柱粘附行为的影响，揭示了应力分布的特殊规律，结果与实验一致。
2024-05-17 cond-mat.soft
Tack energy and switchable adhesion of liquid crystal elastomers
液晶弹性体（LCE）的机械性能使其成为压敏粘合剂（PSA）的合适候选物。采用哑铃型本构模型和块体模型，研究了压敏胶的粘结能和脱粘过程。为了研究它们作为可切换PSA的性能，我们比较了定向器平行排列和垂直于基板法线以及各向同性状态的粘性能量。我们发现，粘性能量是更大的平行排列比各向同性的情况下，由超过两个因素。垂直排列的粘着能可以比各向同性情况小50%。我们提出了一种机制，可逆切换粘附的各向同性的可逆性的基础上，以？过渡。最后，我们考虑了几个材料参数的影响，可以用来调整的应力-应变响应。
2012-08-11 cond-mat.soft
Chiral Twisting of a Smectic-A Liquid Crystal
用圆二色性光谱研究了近晶A型液晶层内分子取向的手性扭曲。结果表明，偏离取向方向的旋转是由表面电斜效应引起的。这导致了界面区域，其中分子指向矢从取向方向扭转，直到其到达层法线方向。提出了一个理论来解释所观察到的场和温度依赖性的圆二色性。
2000-01-14 cond-mat.soft
Properties of Liquid Crystalline Elastomer Foams
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Cambridge Smart Plastics（剑桥智能塑料公司）
本研究通过可控发泡技术，揭示了液晶弹性体泡沫在低密度下具有高机械能量吸收能力，且在各向同性区域仍能保持良好阻尼性能。
2026-02-20 cond-mat.soft
Scale-coupling from kirigami cuts controls emergent mechanics in liquid crystal elastomers
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
通过各向异性响应固体中的剪纸切割，利用分子各向异性控制涌现力学，实现软体机器人功能，建立多尺度超材料新范式。
2026-07-03 cond-mat.soft
Temperature-Modulated Photomechanical Actuation of Photoactive Liquid Crystal Elastomers
光活性液晶弹性体是嵌有发色团如偶氮苯的液晶介晶的聚合物网络。当它们通过光化学反应被特定波长的光照射时会发生大的变形，激发了令人兴奋的新应用。然而，尽管最近在这些材料的实验和理论方面取得了进展，但通过各种分子到介观尺度过程对其光机械致动的温度效应的基本理解仍然在很大程度上未被探索。本文构建了一个理论模型来研究这种温度调制的光机械驱动，通过整合不同的温度依赖过程到一个连续的框架。该模型研究了一种特殊的工作条件下，材料受到单轴拉伸载荷，规定的温度，和偏振光照明。我们探讨了系统的自由能景观和单轴应力拉伸响应在各种条件下。我们利用在一个单一的光致动的温度和光的个人控制之间的耦合几个工作场景，包括温度调制的光致动管理单元通过不稳定性，具体的工作，和阻塞应力。我们研究了温度依赖的发色团反向异构化对光机械驱动的影响。这些结果有望激发未来各种光机械材料系统的基础研究和新应用。
2022-01-07 cond-mat.soft
Modeling the Mechanisms of the Photomechanical Response of a Nematic Liquid Crystal Elastomer
偶氮染料掺杂的液晶弹性体的最新研究显示出强烈的光机械响应。我们报告的模型，预测实验结果表明光热加热是在一个平面约束的几何形状的主导机制。我们将我们的模型与实验进行比较，以确定关键的材料参数，这些参数用于预测作为强度函数的动态响应。我们发现，从光热加热和热扩散的非局部应变的局部应变是负责观察到的长度随时间的变化。这项工作既阐明了基本的机制，并提供输入的光机械光学器件的设计，已被证明具有适当的性能，使智能材料。
2011-08-12 cond-mat.soft physics.optics
Dynamic Soft Elasticity in Monodomain Nematic Elastomers
我们研究了单畴液晶弹性体在剪切作用下的线性动态力学响应。讨论了时间-温度叠加问题，得到了玻璃态与玻璃化转变温度Tni之间的主曲线。然而，由于从“软弹性”向列相区改变为普通各向同性橡胶响应，时间-温度叠加在透明点Tni之前并不起作用。我们专注于主曲线的低频区域，并建立模G' ~ ω ^a的幂律依赖性。这个规律与静态应力松弛的结果非常一致，静态应力松弛曲线在相应的长时间和温度范围内服从类似的幂律G' ~ t^{-a}。
2002-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
