基于液晶弹性体（LCE）的自持驱动器能在恒定外界刺激下持续地自发振荡或自主移动。目前，由于LCE的液晶-各向同性相变温度（T_ni）普遍较高，其自持运动通常依赖高功率、大面积、长时间运行的人工能源（如高温或强光），能量效率低，且易对环境造成热或光损伤，限制了实际应用。为了解决这些问题，亟需开发能够由可持续的自然/绿色低能量刺激源（如人体热量或阳光）驱动的LCE自持驱动器。

然而，利用低能量刺激源实现稳定的自持运动（特别是自持滚动运动）需要LCE在狭窄低温区间实现高驱动应变速率，这是一个巨大的挑战。

近日，四川大学肖尧予研究员、蒲苇教授与舍布鲁克大学赵越教授合作，报道了一种T_ni低至~32°C的碳纳米管掺杂Diels-Alder动态交联LCE材料（DALCE），并利用其材料特性构建了同手性加捻卷绕型（HOTC）自持驱动器。该驱动器在30°C下实现了480%/s的应变速率，能够在体温和自然阳光驱动下实现自持滚动运动，并在22°C下实现自持解扭转-扭转运动。

研究表明，C6BAPE占液晶单体总量75wt%的DALCE具有最低T_ni，且具备良好的机械性能。掺杂多壁碳纳米管后，DALCE能够同时响应体温和太阳光驱动。同一批材料还可直接重新编程为不同的执行器，实现多种可逆形变。经过彻底的热致解交联，DALCE可作为可重复使用的4D打印油墨，实现精确连续的纤维挤出。

与单轴取向纤维相比，HOTC结构驱动器在驱动应变（在0°C和特定驱动温度之间循环时测量）方面提高了约25倍，变形速率提高了约30.5倍，且驱动温度降低了约20°C。此外，研究还揭示了DALCE在多种应用场景中的潜力，例如在人类皮肤表面的自滚动运动以及在自然阳光下的自主运动。

该工作为开发低能耗、环保的智能材料和设备提供了新的思路，并有望在生物医学、软体机器人和自然能源利用等领域得到广泛应用。

Dynamic Liquid Crystal Elastomers for Body Heat- and Sunlight- Driven Self-Sustaining Motion via Material-Structure Synergy

Qing Liu, Prof. Dr. Zhi-Chao Jiang, Prof. Dr. Xue Jiang, Jing Zhao, Ying Zhang, Yue Liu, Dr. Jun-Bo Hou, Prof. Dr. Yao-Yu Xiao, Prof. Dr. Wei Pu, Prof. Dr. Yue Zhao

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202500527