Interpenetrating Liquid-Crystal Polyurethane/Polyacrylate Elastomer with Ultrastrong Mechanical Property

聚氨酯 弹性体 复合材料 液晶 各向同性 聚合物 铁弹性 聚合 材料科学 玻璃化转变 执行机构 化学 铁电性 工程类 电气工程 电介质 物理 量子力学 光电子学
作者
Hai‐Feng Lu,Meng Wang,Xu‐Man Chen,Baoping Lin,Hong Yang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:141 (36): 14364-14369 被引量:195
标识
DOI:10.1021/jacs.9b06757
摘要

Liquid-crystal elastomer (LCE) materials, which have been developed and investigated for 4 decades, still lack real industrial applications. The fundamental obstacle is the modest force of LCEs generated in the LC-to-isotropic phase transition process, which is the most important actuation moment. Here, we report an interpenetrating liquid-crystal polyurethane/polyacrylate elastomer material, consisting of one main-chain polyurethane LCE and another liquid-crystal polyacrylate thermoset network, which are simultaneously polymerized. This two-way shape memory material can reversibly shrink/expand under thermal stimulus and show ultrastrong actuation-mechanics properties. With a maximum shrinkage ratio of 86% at 140 °C, which is beyond the LC-to-isotropic phase transition, its actuation blocking stress, actuation work capacity, breaking strength, and elastic modulus reach 2.53 MPa, 1267.7 kJ/m3, 7.9 MPa, and 10.4 MPa, respectively. Such LCE material can lift up a load 30 000 times heavier than its own weight. We hope the outstanding mechanical properties of this interpenetrating polymer network-LCE material would pave the way for real industrial utilizations of LCE-based soft actuators.
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