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智能设备在各种新兴、发达领域的快速发展，使得对高性能的“干态”软执行器的需求愈发迫切。相比于其他刺激响应类型，热是最简单、通用的刺激方式，而且可以通过光热效应、焦耳效应和磁热效应等多种途径来获得，因此通过热很容易实现多响应的编程。然而，对于可热编程的软制动器，热可编程性和稳定性（包括制动、尺寸和热稳定性）之间存在致命的矛盾问题，即无法同时兼顾热可编程性和稳定性。
近日，清华大学吉岩副教授报道了一种溶胀-加热的方法，对硅氧烷网络动态性的进行“开-关”切换，在保证材料稳定性的同时，实现了可热编程的性能。具体来说就是先通过硅氧烷液晶弹性体在阴离子催化剂(TMA-DMSiO)的溶液中溶胀，在一定温度下（100 ℃）诱导硅氧烷交换建立更复杂的运动模式或者三维形状，然后通过加热的方法使催化剂失效以终止交换反应（如图1所示）。图1、（a）热编程开关切换的示意图。（b）阴离子碱诱导的硅氧烷交换。为证明阴离子催化剂的加入能很好的催化硅氧动态交换反应，作者进行了应力松弛的测试。如图2所示，相较于纯的PDMS，溶胀入催化剂后的PDMS在温度升高的情况下表现出了明显的应力松弛现象，即材料内部存在动态键——硅氧的交换反应。图2、（a）溶胀前后PDMS的FTIR谱图。（b）不同温度下原始PDMS和经溶胀处理的PDMS的归一化应力松弛曲线。基于以上发现，作者将这种方法用于具有可切换动态网络的硅氧烷液晶弹性体的制备（如图2所示）。通过溶胀-加热（100 ℃）的方法打开网络的动态性，在应力作用下对液晶弹性体进行取向和形状的重新编程，然后通过升高到更高的温度（150 ℃，催化剂分解、失活）实现动态性的关闭，从而赋予材料稳定的驱动性能。图3、具有可切换的热编程能力的单畴LCE。（a）合成LCEs所用的单体化学结构式。（b）稳定LCE制动器的原理示意图。（c）单畴LCE的热驱动，标尺：5 mm。（d）单轴取向LCE的X射线衍射图。（e）交叉偏振器下单轴对准的LCE的偏振光学显微镜图像。箭头表示对齐方向。标尺：200 μm。（f）重复驱动曲线。鉴于该材料具有优异的稳定性和可切换热重编程性，可用它来制备复杂结构的3D软制动器（如图4所示）。这种液晶弹性体可以从片状编程成三维形状（凸面驱动器、多臂驱动器等），能够实现弯曲、伸长-收缩等一系列不同模式的致动。图4、具有3D复杂运动的坚固LCE制动器及其回收。（a）可逆的弯曲/不弯曲。标尺：5 mm。（b）螺旋状态下可逆的收缩/伸长。标尺：5 mm。（c）平片状LCE重塑成3D的凸面制动器。标尺：2 mm。（d）通过热编程将单臂弯曲运动（i）变成四臂弯曲运动（ii）以抓取物体。标尺：5 mm。进一步，通过结合光热转换技术，利用光的照射可实现选择性的网络“开-关”。因此，利用光对局部的液晶弹性体进行取向、编程，可以将不同类型的运动模块整合在同一个材料中，进而实现软体制动器对物体进行抓取、搬运的连续化过程（如图5所示）。图5、通过NIR选择性的关闭编程能力以进行不同运动模式模块在同一个制动器中的集成。（a）逐步选择关闭热编程能力的示意图。（b）钩状制动器的热驱动。上部分可以可逆的伸长/收缩，下部分可以可逆的弯曲。标尺：5 mm。（c）NIR诱导的驱动以钩取“篮子”。只有黑色墨水图案化的部分能对NIR进行响应，表现出可逆的弯曲。总的来说，这种“开-关”可控的方法在制备基于液晶弹性体的软制动器方面具有以下四个优势：1）材料在保持稳定性的同时，兼具可热编程的性能；2）通过多次的溶胀-加热过程，可以实现循环的“开-关”切换；3）不同运动模式的组分可以在无黏合剂的情况下实现整合；4）此方法普遍适用于多种硅氧烷液晶弹性体，可实现材料的多种刺激响应性以及多种功能的融合。此外，该策略还适用于许多非液晶的有机硅材料以开发具有出色稳定性的自适应材料。https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201915694声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
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