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
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
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
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
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
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
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
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
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
Exploiting Instabilities to Enable Large Shape Transformations in Dielectric Elastomers
针对介电弹性体高压驱动难题，本文提出利用机电 TK 对称性破缺分岔产生的等能软模，以小面内电场实现大变形，并经理论与带图案电极的有限元仿真验证。
2025-01-07 cond-mat.soft
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 Induced Instabilities and Pattern Formation in Thin Films of Elastomers and Gels
流体静力学应力的软弹性膜通过经历形态不稳定性来规避所施加的约束，形态不稳定性的波长由膜的表面和弹性应变能的最小化决定。虽然对于单个膜，波长完全取决于其厚度，但协同能量最小化指示波长取决于两个接触膜的弹性模量和厚度。如果膜的表面张力与其弹性相比具有显著的影响，则波长还可以取决于膜的材料性质。当这样的限制膜受到一个不断增加的正常位移，形态图案演变成裂纹，这反过来又决定了粘接断裂行为的界面。虽然，在一般情况下，厚度提供了相关的长度尺度的基础上的著名的格里菲斯-肯德尔标准的剥离的刚性盘从一个有限的膜，它是修改非平凡的弹性毛细管数的超软膜。取决于限制的程度和外部应力的空间分布，液体系统中的正则不稳定模式的各种类似物也可以用薄的限制弹性膜再现。
2015-08-05 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
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
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
Optical manipulation of shape-morphing elastomeric liquid crystal microparticles doped with gold nanocrystals
我们展示了由液晶弹性体制成的双折射胶体微粒形状的简易光学操纵。使用软光刻和聚合，我们制造弹性体微圆柱体弱起伏的导演平均沿其长轴方向。这些颗粒渗透有金纳米球作为热换能器，允许从聚焦的红外激光束到微粒内的亚微米区域的有效局部热传递。使用扫描光束对液晶弹性体中的排序进行光热控制允许对胶体颗粒进行鲁棒控制，从而实现形状的可逆和不可逆变化。可能的应用包括光学机械，微流体，和可重构的胶体复合材料与形状相关的自组装。
2017-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High Strain Rate Behavior of Liquid Crystal Elastomers
本文针对各向同性起源多畴液晶弹性体，利用新型拉伸落锤塔实现高应变率测试，并扩展本构模型以描述其宽应变率行为，为能量吸收应用提供实验与理论支持。
2025-10-07 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
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
Critical Field Strength in an Electroclinic Liquid Crystal Elastomer
我们阐明的液晶弹性体的悬垂液晶介晶的时间依赖性响应的基础上的聚合物动力学。分析了在电场作用下，液晶基元的分子倾斜和转换时间随温度和交联密度的变化关系。我们观察到一个意想不到的最大值在切换时间的液晶介晶在中等场强。在多个时间制度的分子倾斜的分析相关的最大响应时间与在临界场强的纠缠聚合物动力学的过渡。
2010-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling Defects, Shape Evolution, and Programmed Auto-origami in Liquid Crystal Elastomers
液晶弹性体代表一类新型的可编程形状转换材料，其形状变化轨迹被编码在材料的可编程指向矢场中。使用三维非线性有限元弹性动力学模拟，我们模拟了各种不同的驱动几何形状和设备的设计：薄膜包含拓扑缺陷，图案，诱导形成的褶皱和扭曲，和浅浮雕结构。在仿真模型中包含有限的弯曲能量揭示了弯曲能量被忽略时可能不存在的致动轨迹的特征。我们检查几何形状与导演图案均匀通过薄膜厚度编码多个区域的正高斯曲率。模拟表明，均匀加热这样的系统会产生一种无序状态，由于薄膜的上下对称性，在两个方向上都会随机出现弯曲区域。相比之下，通过首先在一侧上加热材料来施加热梯度，打破了上下对称性，并导致产生更有序的最终形状的确定性轨迹。我们证明了一个折叠区的设计，包含切出的区域，可容纳横向位移没有翘曲或屈曲，并证明了浅浮雕和更复杂的扭曲扭曲结构可以组装简单的设计图案相结合。
2016-02-14 cond-mat.soft
Tailoring Mechanical and Acoustic Properties of Liquid-Filled Elastomers as Reusable Ultrasound Couplants
ESPCI Paris, Université PSL, CNRS（巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；ID4US
本研究开发了一种可重复使用的充液弹性体超声耦合剂，通过微胶囊化二醇与三醇实现力学和声学性能独立调控，兼具皮肤级柔软度与软组织匹配的声学特性，可用于生物医学及工业领域。
2026-09-04 cond-mat.soft
Unfrustrated Self-Morphing of Bulk Liquid Crystal Elastomers
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
通过分析参考里奇曲率，提出体液晶弹性体无应力、无挫变形的条件，识别出两类几何兼容系统，为体LCE的正向和逆向设计提供数学基础。
2026-05-24 cond-mat.soft
Collective action and entanglement of magnetically active liquid crystal elastomer ribbons
本文利用磁响应液晶弹性体带条构建可逆自组装与解组装的瞬态固体，通过数学模型揭示拓扑机制对聚集的影响，并展示其模量提升6个数量级及在软体机器人和生物材料中的应用潜力。
2025-07-03 cond-mat.soft
Thermoviscoelasticity of polydomain liquid crystal elastomers regulated by soft elasticity
Northeastern University（东北大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究多域液晶弹性体在复杂热力学历史下的热粘弹性响应，提出结合实验与理论的模型，揭示软弹性与聚合物网络粘弹性的作用机制，为设计新型材料提供理论基础。
2026-05-12 cond-mat.soft
Encoding Gaussian curvature in glassy and elastomeric liquid crystal polymer networks
最近相当多的注意力已经被给予了形状形成的研究，使用现代响应材料，可以预先编程进行空间不均匀的局部变形。特别是，液晶液晶聚合物网络在这方面提供了令人兴奋的可能性。在本文中，我们讨论了高斯曲率的产生在薄介质片使用光滑的面内指向矢场图案在整个表面。我们强调特定的模式，编码恒定的高斯曲率规定的符号和幅度，并提出实验结果似乎支持的理论预测。具体而言，我们提供了实验证据，通过刺激的平滑变化的面内导演场的玻璃态和弹性体液晶聚合物网络中的正和负高斯曲率的实现。
2015-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Dynamics of nematic elastomers
我们使用两种不同但相关的动力学理论研究了软弹性体和半软弹性体的低频、长波长动力学。我们的第一个配方描述了纯流体动力学行为的弹性体，其中的弹性体的指向矢已放松到其平衡值的应变的存在下。我们发现，软弹性体的声音模式结构是相同的柱状液晶。我们的第二个配方概括了推导方程的nematohydrodynamics的哈佛大学小组，以弹性体。它明确地对待导演和描述慢模式超出流体动力学极限。
2004-02-14 cond-mat.soft
Coexistence of Scale-Invariant States in Incompressible Elastomers
软弹性体的气穴和硫化是逃避线性化检测的无阈值、非线性不稳定性的两个例子。我表明，这种不稳定性的发病可以被理解为一种多个尺度不变的状态之间的相位共存，我建设性地列举了可能的尺度不变的不可压缩橡胶在两个维度上的状态。虽然真实的相（如橡胶的仿射变形）是均匀的，但替代物是不均匀的。从固体热力学的角度来看，这两类状态一般都必须同等地加以考虑。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Plate theory for metric-constrained actuation of liquid crystal elastomer sheets
本文利用Γ-收敛从体模型推导出图案化液晶弹性体薄片在厚度趋于零时的纯弯曲板理论，证明极限中面变形满足度量约束，并给出板能量下界及恢复序列。
2024-10-01 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
Actuation of cylindrical nematic elastomer balloons
向列型弹性体是可编程的软材料，其在外部刺激（例如温度或光的变化）下显示大的、可逆的和可预测的变形。虽然该领域的大部分工作都集中在平板的驱动上，但3D打印和其他定向合成方法的最新进展激发了对弯曲壳体驱动的研究。快速屈曲一直是人们特别感兴趣的话题。在这项工作中，我们提出了理论计算，激发另一种模式的驱动，结合可编程软材料以及与大变形相关的不稳定性。具体来说，我们分析了一个圆柱形外壳的图案化的弹性体在压力下的变形，表明它可以经历一个巨大的变化，随着温度的变化，体积，并建议其应用程序作为一个泵具有极高的喷射分数。
2020-12-23 cond-mat.soft
Beyond mechanochromism: Programmable multimodal actuation in cholesteric liquid crystal elastomer hollow fibers
本研究开发了可编程胆甾相液晶弹性体空心纤维，通过取向编码和软弹性实现多模态气动驱动与同步变色，并建立膜气球模型解释其力学行为。
2025-10-14 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
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
Optomechanical conversion by mechanical turbines
液晶弹性体是具有液晶有序的橡胶。当被加热或照明时，它们会沿着它们的指向矢收缩。形状的变化是大的，并发生在一个相对较窄的温度间隔，或在低照度，向列型各向同性过渡。我们提出了一个概念设计的机械，涡轮发动机使用光敏液晶弹性体提取机械工作的光。其效率估计为40%。
2014-11-02 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
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
The metric description of viscoelasticity and instabilities in viscoelastic solids
许多人造和天然存在的材料形成粘弹性固体。越来越多地使用生物启发的弹性体材料和极端的机械响应，这些弹性体提供驱动需要更好的，更直观的和定量的理解这样的连续体的机械响应。这在确定粘弹性结构随时间的稳定性时特别重要，在这种情况下，代替鲁棒规则，我们通常必须诉诸模拟。在这项工作中，我们提出了一个度量描述粘弹性的连续体的特点是时间演变的参考长度量化的休息参考度量。这个休息参考度量作为一个状态变量描述的结果在系统中的粘弹性流，并允许我们提供强大的要求关于不可压缩的各向同性粘弹性介质的稳定性。我们证明了这些索赔的一个简单的三个标准的线性固体弹簧阻尼器组件的预测规则，可以通过明确的计算进行验证，并显示与最近的实验在粘弹性硅橡胶壳，显示延迟稳定性损失的定量协议。
2018-06-04 cond-mat.soft
Experimental Studies of the Mechanisms of Photomechanical Effects in a Nematic Liquid Crystal Elastomer in a Photomechanical Optical Device Geometry
已知偶氮染料掺杂的液晶弹性体（LCE）显示出强的光机械响应。我们报告的实验表明，光热加热是在表面约束的几何形状的基本机制。特别是，我们使用光学干涉法来探测材料的长度变化，并直接测量温度来确定加热。使用具有各种掺杂剂和光密度的LCE来研究各个机制。在高染料掺杂极限下，大部分光在入射表面附近被吸收，这导致光热加热引起的局部应变和热扩散引起的非局部应变。光机械响应的微观机制的研究结果可以应用于设计光机械材料的致动/传感设备，智能结构的潜在基础。
2011-07-12 cond-mat.soft physics.optics
Nematic elastomers with aligned carbon nanotubes: new electromechanical actuators
我们证明了，第一次，大的机电响应在液晶弹性体填充有一个非常低的（~0.01%）浓度的碳纳米管，沿取向的方向在制备。纳米管产生复合材料的非常大的有效介电各向异性。它们的局部场致扭矩被传递到橡胶弹性网络，并被记录为响应于~ 1 MV/m量级的恒定场的~ 1 kPa量级的施加的单轴应力。我们调查的依赖性的影响，场强度，纳米管的浓度和再现性下多个场开和关周期。结果表明，潜在的纳米管的弹性体复合材料作为电驱动致动器。
2003-09-09 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
Finsler geometry modeling and Monte Carlo study of 3D liquid crystal elastomer
我们研究了三维（$3D$）液晶弹性体（LCE）的芬斯勒几何（FG）建模的背景下，其中FG是一个数学框架，用于描述各向异性现象。LCE是一种$3D$橡胶状物体，并具有显著的性能，例如所谓的软弹性和伸长率，其机理目前尚不清楚。为了理解这些各向异性现象，我们引入了一个变量$σ$，它代表了液晶（LC）分子的方向自由度。该变量$σ$用于定义LC分子和本体聚合物之间相互作用的Finsler度量。通过对两平行板间圆柱体的Monte Carlo（MC）模拟，我们发现MC数据中存在软弹性，使得拉伸应力和应变与实验结果一致。此外，伸长也观察到的MC模拟的结果与自由边界的球体，从MC模拟获得的数据也与现有的实验结果是一致的。
2017-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
