2019年4月15日
一般来说,液晶分子会自动在一个秩序井然的自组织方式。
图像显示的驱动的杯状容器对象(半球体)慢慢地折叠成一个椭球体加热,并返回到杯状而冷却。这个对象也显示了最小化其表面积在加热和冷却回到初始状态。(图片来源:卢森堡大学)
现在,一个研究小组从卢森堡大学已经确定了一种技术,使一个anti-ordered状态,这可能会导致创新的材料特点和独特的技术应用,例如人造肌肉柔软的机器人。这项研究结果已经发表在科学杂志,欧洲杯线上买球科学的进步。
教授的研究小组Jan Lagerwall卢森堡大学探讨了液晶的性质,在大多数地区,可以看到从显示在许多电子设备在体内细胞膜。材料集成的灵活性和机动性以及液状物分子的远程秩序;后者是否则固体晶体的一个标准特征。这导致非凡的属性,使液晶多才多艺,他们被自然选择执行关键功能和数十亿美元的公司。
大多数材料的性质依赖于其分子的组织方式。自从1930年代末,一个数学模型已经被物理学家们用来阐明液晶的分子秩序。交办的一些所谓的有序参数表示的分子以有序的方式排列。这个数学模型利用积极的范围来说明人们使用的液晶。此外,该模型还可以分配一个负面描述一个“anti-ordered”状态,分子会逃避的一个特定的方向而不是一起调整。
到目前为止,这种消极的范围仍然是严格的理论,因为,在实践中,没有一个液晶已经开发了一个anti-ordered状态。典型的理论提出了液晶显示,虽然这样的国家可能实现,它将不稳定。
你可以比较这个幻灯片,有一个很轻撞在中间。你可以慢下来当你到达bump,在我们的案例中不稳定anti-ordered状态,但是不够所以你停止,因此你会下降到稳定状态,全球能源最少,你不可避免地得到积极的秩序。如果你能设法阻止撞的骑,负的可能范围。
Jan Lagerwall卢森堡大学教授。
这正是V.S.R. Jampani,该论文的主要作者和同事第一次意识到他们的分析。
诀窍为防止系统达到全局能量最低时,温柔地聚合成一个松散连接的网络是溶解在一个正常的液体溶剂。这个网络然后向各个方向伸展在一个平面上,或压缩在一个方向垂直于这个平面,这样形成的分子网络对齐到飞机,但是飞机没有任何特定的方向。
大学博士V.S.R. Jampani,研究主要作者卢森堡。
液晶相形成溶剂蒸发时,由于网络的不寻常的平面延伸,它是推动实现负有序参数状态的分子逃避正常的飞机的方向。
这个液晶别无选择,只能解决二级能量最低,由于全球能源的最低是无法由网络。
Jan Lagerwall卢森堡大学教授
当第二轮聚合加强网络,就可以研究行为作为温度的函数。
”液晶网络是迷人的积极以及消极的命令参数,因为排序或anti-ordering-in结合聚合物网络允许其自发地改变其形状对温度变化的反应。液晶网络实际上是一个橡胶拉伸或放松自己,没有任何人施加一个力,”Lagerwall教授说。它最终被观察到的行为负有序参数液晶橡胶正是相反的标准液晶橡胶。
光,当一个正常的橡胶液晶显示交叉偏振器之间的某种颜色,负有序参数版本显示了互补色。机械,当一个正常的液晶橡胶合约沿着一个方向和扩大在平面上垂直于它,负有序参数沿第一方向橡胶膨胀和收缩在垂直的平面上。
Jan Lagerwall卢森堡大学教授。
负有序参数液晶橡胶的形式效果球壳是由研究人员。该小组随后这些液晶橡胶切成小块的形状。基于切的方式,广泛的shape-altering行为可能实现,证明该系统能够运行作为一个软“执行机构”,即有效的人造肌肉。从积极和消极液晶橡胶相反的行为方式,这带来了新的,有趣的方式整合,创建一个复合传动装置,是更有效的,例如,对于软机器人。当negative-order执行机构响应缓慢,序的一个快速的启动,反之亦然。
从最终的物理的角度看,的物理存在之前仅仅假设预测anti-ordered液晶状态铺平了道路的有趣的实验和理论的发展为自组织的软物质的行为。