Китайські дослідники навчилися створювати полімерні смужки, що згинаються при нагріванні, розтягненні або тиску, а також працюють як датчики деформації. Смужка складається з рідкокристалічного еластомера, що деформується при нагріванні, і каналів з рідким при кімнатній температурі сплавом, які виступають в якості електронагрівачів. Як приклад застосування автори зробили захоплення для невеликих предметів з такою конструкцією. Стаття опублікована в.
У більшості пристроїв, будь то апарати або роботи, для руху використовуються електричні мотори або двигуни внутрішнього згоряння, що створюють обертальний рух, який за допомогою механічних передач можна перетворити на інший, наприклад, поступальний. Як альтернативу моторам дослідники багато років працюють над різними деформованими актуаторами або штучними м'язами. Як правило, вони являють собою фрагменти матеріалу, найчастіше полімери, які скорочуються, розширюються або згинаються під дією зовнішнього стимулу: зміни температури, опромінення певної довжиною хвилі або звичайним світлом та іншими. Полімерні актуатори поки не отримали масового поширення, але вчені припускають, що завдяки еластичності в майбутньому їх можна буде застосовувати в медицині та інших областях, в яких актуатори можуть безпосередньо взаємодіяти з людиною.
Вчені під керівництвом Чао Чжао (Chao Zhao) і Хун Лю (Hong Liu) з Південно-Східного університету розробили новий актуатор з незвичайною конструкцією, здатний реагувати на дотики. Він являє собою плоску смужку і складається з трьох шарів. Нижній шар - рідкокристалічний еластомер. Він складається з мезогенів - стрижневих структурних елементів. Одна з важливих властивостей цього матеріалу полягає в тому, що під дією нагрівання або охолодження мезогени можуть змінювати свою орієнтацію.
Щоб скористатися цією властивістю, автори спочатку створювали плоскі аркуші РК-еластомера з вільно пов'язаними мезогенами, що формують полідоману структуру з безліччю областей, в яких є локальна орієнтація, але без глобальної єдиної орієнтації на рівні всього аркуша. Потім вони розтягували аркуш у кілька разів уздовж одного напрямку, орієнтуючи мезогени відповідним чином, і фотополімеризували його, зв'язуючи молекули між собою і фіксуючи будову матеріалу.
Над нижнім шаром з ЖК-еластомера розташовується шар рідкого при кімнатній температурі сплаву, що складається з галію та індію, а також доданих частках нікелю. Їх дослідники додали для того, щоб за допомогою магніту розташувати на поверхні еластомера у формі ліній. Вони нанесли на ЖК-еластомер тонку плівку і вирізали в ній доріжки для сплаву, практично не зачіпаючи при цьому нижній шар. Потім вони нанесли всередину доріжок сплав, притягуючи його до нижнього шару за допомогою магніту, щоб він повністю заповнив доріжки. Після цього вчені видалили тимчасову плівку, в якій були вирізані доріжки, і нанесли третій шар - тонку силіконову плівку з термохромною речовиною, що змінює колір при нагріванні.
Така конструкція по суті являє собою резистивний нагрівач зі змінним опором. При нагріванні орієнтована структура з мезогенів переходить у розорієнтований стан. Через це рідкокристалічний шар скорочується, а оскільки зверху на ньому закріплений шар силіконовий шар, що зберігає свої розміри, разом вони починають згинатися через різницю, що утворюється в довжині.
На основі цієї конструкції автори створили кілька пристроїв-прототипів. Один з них являє собою смужку, в якій є ланцюг з двома однаковими паралельними фрагментами з рідкого сплаву. При натисканні пальцем на один з них струм у другому збільшується, а значить і нагрівання теж відбувається інтенсивніше, тому ця частина смужки згинається.
Використовуючи аналогічну конструкцію, але з короткою доріжкою між двох довгих паралельних фрагментів ланцюга, автори створили автоматичне захоплення, яке активується, коли який-небудь предмет впирається в його центр, збільшуючи тим самим струм у бічних відгалуженнях і провокуючи їх вигин. Крім того, вони показали, що розтягнення також можна використовувати для збільшення нагріву в деяких частинах актуатора та їх активації.
Вчені використовували у своїй роботі непрозорі матеріали, але раніше інша група навчилася створювати з рідкого сплаву прозорий, електропровідний та еластичний матеріал. Вони домоглися цього завдяки тому, що використовували вкрай тонкі доріжки зі сплаву.