Scalable functionalized liquid crystal elastomer fiber soft actuators with multi-stimulus responses and photoelectric conversion

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作者
Dingsheng Wu,Yanan Zhang,Hanrui Yang,Anfang Wei,Yuxin Zhang,Alfred Mensah,Rui Yin,Pengfei Lv,Quan Feng,Qufu Wei
出处
期刊:Materials horizons [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:10 (7): 2587-2598 被引量:104
标识
DOI:10.1039/d3mh00336a
摘要

Liquid crystal elastomer (LCE) fibers exhibit large deformation and reversibility, making them an ideal candidate for soft actuators. It is still challenging to develop a scalable strategy and endow fiber actuators with photoelectric functions to achieve tailorable photo-electro-thermal responsiveness and rapid large actuation deformation. Herein, we fabricated a multiresponsive actuator that consists of LCE long fibers obtained by continuous dry spinning and further coated it with polydopamine (PDA)-modified MXene ink. The designed PDA@MXene-integrated LCE fiber is used for shape-deformable and multi-trigger actuators that can be photo- and electro-thermally actuated. The proposed LCE fiber actuator combines an excellent photothermal and long-term electrically conductive PDA@MXene and a shape-morphing LCE fiber, enabling their robust mechanical flexibility, multiple fast responses (∼0.4 s), and stable and large actuation deformation (∼60%). As a proof-of-concept, we present near-infrared light-driven artificial muscle that can lift 1000 times the weight and an intelligent circuit switch with stable controllability and fast responsiveness (∼0.1 s). Importantly, an adaptive smart window system that integrates light-driven energy harvesting/conversion functions is ingeniously constructed by the integration of a propellable curtain woven by the designed fiber and solar cells. This work can provide insights into the development of advanced intelligent materials toward soft robotics, sustainable energy savings and beyond.
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