宾夕法尼亚大学工程学院、哈佛大学、杜克大学、加州大学伯克利分校和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员开发了一种3D打印胆甾型液晶弹性体（CLCE）的方法。该团队的研究成果发表在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上，能够创造出响应机械应力的变色材料。CLCE是一种柔软的橡胶状材料，可以像甲虫壳一样操纵光线，在受到物理力时改变颜色。
拉伸晶格状CLCE结构，可以显示材料在机械应力作用下如何改变颜色。(图片来源:宾夕法尼亚大学工程今日报)
这项新技术采用同轴直接墨水书写 (DIW) 技术，克服了此前 CLCE 仅限于二维平面薄膜的局限性。研究人员通过开发一种透明硅胶外壳作为 CLCE 核心的支架，解决了一项关键挑战。“这种独特的材料组合使我们能够保留 CLCE 的变色特性，同时提供必要的结构强度来支撑复杂的 3D 设计，”该研究的主要作者 Alicia Ng 说道。
这项技术的应用涵盖医疗保健、机器人技术和环境监测等多个行业。这些材料可用于可穿戴设备，提供机械应力或膨胀的视觉反馈。劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）机械工程师凯瑟琳·莱利指出，它们在“可快速打开和闭合的机器人夹持器、可被动感知和记录机械载荷的超材料薄片以及机械逻辑系统”方面具有潜在用途。
该团队利用3D打印的CLCE制作了不同结构和形状的样品。(图片来源：宾夕法尼亚大学工程今日报)
研究团队正在探索将CLCE与温度或光响应材料组合，以创建多刺激响应材料。他们已经打印了各种结构，包括格子、包裹物和细丝，并计划开发更复杂的设计。该团队还在考虑更环保的方法，可能融入生物膜中的元素。
该合作项目受益于多家机构在聚合物、液晶弹性体和3D打印领域的专业知识。资金来自美国国家科学基金会、哈佛大学MRSEC、陆军研究办公室MURI项目和劳伦斯利弗莫尔国家实验室。该研究通过劳伦斯利弗莫尔国家实验室指导的研究与开发战略计划继续进行，旨在开发“有感知力”的材料。
来源：blog.seas.upenn.edu
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