近日，材料科学与工程学院功能高分子复合材料与器件团队，以内蒙古科技大学为第一单位在化学顶刊Angewandte Chemie International Edition发表题为“Liquid Crystal Elastomers for Adaptive Intelligent Systems: From Molecular Design to Multifunctional Applications”的综述文章，系统总结了液晶弹性体在自适应智能系统中的最新研究进展。文章围绕液晶弹性体的分子设计、刺激响应机制、低温驱动策略、先进制造方法及多功能应用展开论述，重点介绍了其在动态热管理、自适应伪装、信息加密、柔性储能和软体机器人等领域的应用前景。论文第一作者是材料科学与工程学院郑学文老师，通讯作者为内蒙古科技大学材料科学与工程学院俞慧涛教授、封伟教授，江南大学吕鹏飞教授、郑州大学陈原浩博士。
一、液晶弹性体的智能响应机制
液晶弹性体兼具液晶分子的有序取向和聚合物网络的弹性变形能力，能够将微观分子重排转化为宏观形变和光学响应。在热、光、电、机械力等外界刺激作用下，液晶基元发生取向变化或相转变，从而驱动材料实现收缩、弯曲、扭转及颜色变化等智能行为。该类材料具有可编程变形、可逆响应和结构可设计等特点，是构建下一代自适应智能系统的重要材料平台。
图1（a）轴向取向液晶弹性体（LCE）的智能响应机制。（b）胆甾相液晶弹性体（CLCE）的智能响应机制。UPL：非偏振光；CPL：圆偏振光。
二、低温驱动策略
传统液晶弹性体通常需要较高温度才能驱动，限制了其在可穿戴设备、生物医疗和柔性电子中的应用。文章系统总结了降低驱动温度的多种策略，包括调控化学组成、引入动态共价网络、发展低温辅助3D打印工艺，以及构建主链—侧链复合结构等。通过上述方法，液晶弹性体的驱动阈值可降低至近室温、人体温度甚至低温环境，为低能耗智能执行器和温敏器件提供了新思路。
图2液晶弹性体（LCEs）低温驱动性能调控的主要方法
三、多功能自适应应用
在动态热管理方面，液晶弹性体可通过结构变形调节热传导、红外发射和辐射冷却性能，用于电子器件散热、智能窗和个人热管理等场景。在自适应伪装与信息加密方面，胆甾相液晶弹性体可产生鲜艳且可调控的结构色，并在机械、热或光刺激下实现颜色变化，适用于可见光—红外多谱段伪装、防伪标识和高密度信息加密。在柔性储能与软体机器人方面，液晶弹性体可与MXene、液态金属、碳纳米材料等功能组分复合，实现可变形电池、微型超级电容器、自感知执行器和闭环控制软体机器人等多功能系统。
图3（a）力学超表面的数值热响应示意图，包括单元结构、竖直夹角以及不同温度下的形态变化示意图。（b）LCE/LM复合泡沫的制备过程示意图。
文章指出，液晶弹性体虽然在智能材料领域展现出巨大潜力，但仍面临规模化制造、长期循环稳定性、复杂结构精准调控和实际环境耐久性等挑战。未来，结合先进制造、动态化学、多功能复合与标准化测试方法，有望推动液晶弹性体从实验室原型走向实际应用。该综述为液晶弹性体自适应智能系统的理性设计和应用拓展提供了系统参考，也为柔性电子、智能热管理、软体机器人和人机交互等领域的发展提供了新的材料基础。
文章链接：http://doi.org/10.1002/anie.2777553
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