近日，东南大学智能材料研究院院长、欧洲科学院院士、化学化工学院李全团队在多功能仿生液晶弹性体软驱动器方面取得重要进展。相关成果以“Thermo- and Mechanochromic Camouflage and Self-Healing in Biomimetic Soft Actuators Based on Liquid Crystal Elastomers”为题在线发表于化学领域国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.（《德国应用化学》），并入选为Hot Paper。

四芳基琥珀腈（TASN）具备力致变色性能，聚硅氧烷基液晶弹性体（LCE）是一种经典的可逆变形材料，将两种材料结合，团队利用四芳基琥珀腈（TASN）和聚硅氧烷基液晶弹性体（LCE），合成TASN-LCE材料。合成后的TASN-LCE材料能产生类似于变色龙和壁虎“联姻”后的效果，即获得善于伪装、能自我修复的功能材料。他们用这种材料构建的海星状软驱动器，不仅可以随着温度变化而变形、响应热量变化和机械压缩变换颜色，还能自愈合、再加工。

研究团队用TASN-LCE材料制备的海星状软驱动器

图片来源：刘忠成摄

论文通讯作者之一、东南大学教授杨洪表示，多数仿生软驱动器只能执行一种或两种功能模式，而将可逆形变、连续运动、颜色伪装、自修复和可重塑等多种功能集成到单一的软驱动器系统中仍是极具挑战性的难题。

针对此难题，该团队通过将多刺激响应的四芳基琥珀腈（TASN）力致变色基团化学键合到聚硅氧烷基液晶弹性体（LCE）中，构建了一种集动态形变、可逆变色、自修复和可重塑功能于一体的TASN-LCE软驱动器。该TASN-LCE软驱动器不仅具有可逆的热诱导形变，还表现出对热和机械压缩响应的可逆颜色变化行为。由于四芳基琥珀腈可以均裂产生自由基，重新连接时可以选择其它的链段，展现出动态共价键的特性，帮助聚合物网络在外界刺激条件下实现优异的自愈合和重塑功能，使材料得以重复使用和再次成型，延长了材料的使用寿命，并能满足实际应用中对材料多功能特性的要求。

据悉，这种集成了动态变形、热/力致变色伪装、自愈合和回收功能的软致动器材料有望应用于多功能仿生软体机器人、视觉传感器和人工伪装等领域。例如，在一些机械装置难以企及的区域，就可以让能变形的、可自愈合的软体机器人过去探测，继而进行远程智能作业。

不过，新材料想完成产业化，还需要一个漫长的过程，首先要解决的就是新材料的制作成本问题。合成TASN—LCE材料，过程很复杂，而且合成过程使用的化学试剂很昂贵，有的还有剧毒。想成为工业原料，这款材料还要进行抗疲劳性等力学性能测试，这些都需要进一步展开系统研究。

论文来源：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202115755

文章来源：东南大学