最新刊期
2025年第40卷第1期
专刊序言
- “材料智能（MI）正引领科技新潮流，液晶聚合物（LCP）在人机交互中展现巨大潜力。专家构建理论框架，深入探讨MI本质与潜力，为技术进化提供新方向。”摘要：材料智能（Material Intelligence， MI）作为一项新兴领域，正展现出令人瞩目的变革潜力，引领着科技新潮流。与局限于数字虚拟架构的人工智能（Artificial Intelligence， AI）不同，MI通过赋予材料自适应与动态响应的物理功能，打破了传统智能边界，为构建新一代智能系统开辟了道路。液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers， LCP）作为具备高度刺激响应特性与卓越可塑性的材料，不仅契合MI的功能需求，更因其灵活的适配能力成为人机交互场景中的优选。本篇观点性论文聚焦于LCP，深入探讨了MI在推动人机交互功能创新中的潜力。为科学地解析MI的本质与潜力，本文在开篇构建了一个理论框架，以系统化方式定义与分类MI。本文特别指出，传统基于心理学的术语需要进行适当调整，以适配材料智能与生物认知机制之间的本质差异。在此基础上，本文剖析了LCP在实现驱动行为、材料记忆功能，以及“学习”与“遗忘”动态特性中的核心作用，并详细介绍了其驱动机理和技术路径，概述了LCP从基础聚合物向智能化材料转变的渐进过程。最后，我们展望了具备MI能力的LCP在多领域中的应用潜力，并提出了一系列探索未来应用的战略性建议。我们坚信，MI的崛起将为科学与社会带来深远而持久的影响，成为驱动技术进化与创新的关键力量。关键词：液晶聚合物;材料智能;软体机器人;人机交互;材料复合技术29|6|0发布时间：2025-01-13
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液晶弹性体柔性气动驱动器 AI导读
“液晶弹性体柔性气动驱动器研究取得新进展，为力学与光学领域应用提供新视角。”摘要：液晶弹性体柔性驱动器凭借其独特的液晶各向异性与橡胶软弹性，展现出对多元刺激的灵敏响应能力及执行复杂大形变驱动的能力，成为科研领域的研究热点。其中，液晶弹性体柔性气动驱动器由于具有驱动方式简易，驱动条件温和等特点而备受关注。近年来，科研工作者们围绕丰富液晶弹性体柔性气动驱动器的驱动模式、提高其响应速度与回复速度展开研究，并拓宽了其力学应用与光学应用。本文综述了液晶弹性体柔性气动驱动器的最新研究动态，介绍了其反常力学行为，并前瞻性地讨论了该技术在力学领域与光学领域的潜在应用前景，为相关领域的研究与发展提供了新视角与启示。关键词：液晶弹性体;驱动器;气动驱动;柔性;刺激响应性;智能材料41|27|0发布时间：2025-01-13 -
偏振光调控液晶聚合物驱动器 AI导读
“液晶聚合物驱动器研究取得新进展，专家总结了偏振光调控原理并展望未来发展。”摘要：液晶聚合物具有独特的化学结构和物理特性，基于液晶聚合物的柔性驱动器在软机器人、人工肌肉等多个领域展现出巨大的应用前景。近年来，光调控技术由于其无需接触、精准控制和低能量消耗的特点，逐渐成为该研究领域的热点。偏振作为光的重要物理特性，为光响应系统提供了新的调控自由度。调节光的偏振特性可以极大丰富光响应液晶聚合物驱动器的编辑和操作手段，拓展其应用范围。目前已有大量研究利用偏振光实现了对液晶聚合物器件或光学元件的形变调控。本文对偏振光调控液晶聚合物驱动器的工作原理进行了总结概括，并基于不同光敏结构的特性，列举了几种具有代表性的偏振光调控液晶驱动器的实际应用案例。同时指出了这类驱动器目前面临的挑战，并对未来发展进行了展望。未来研究需要提高其性能稳定性、光能转换效率和响应速度，从而推动其应用发展。关键词：液晶聚合物;偏振光调控;智能材料;柔性驱动器83|75|0发布时间：2025-01-13 - “液晶弹性体研究取得新进展，为软体机器人等领域提供智能材料解决方案。”摘要：液晶弹性体是一类由液晶基元和聚合物网络组成的智能软材料。在热、光或者电场等外部刺激下，液晶弹性体能够产生较大可逆变形，在软体机器人、人工肌肉、自传感系统以及生物医学设备等领域展示出巨大的应用潜力。近年来，随着制造技术的发展，人们对液晶弹性体的加工方法和结构设计开展了广泛的探索。本文首先介绍了液晶弹性体3种常用的制备方法，讨论了它们的特点和局限性，总结了液晶弹性体加工制造技术最新的研究进展。进一步讨论了如何利用液晶弹性体的结构设计实现多种运动模式和快速致动。最后，对液晶弹性体存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望和讨论。关键词：液晶弹性体;智能材料;先进制造技术;结构设计;3D打印209|386|0发布时间：2025-01-13
液晶驱动材料
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3D打印手性液晶智能材料研究进展 AI导读
“在先进显示、动态防伪等领域，研究人员利用3D打印技术制备了具有复杂几何结构的手性液晶材料，深入研究了其潜在应用价值。”摘要：手性液晶材料是一种独特的光子材料，一般可以分为一维胆甾相液晶和三维蓝相液晶。得益于内部周期性排列的纳米结构，手性液晶不仅具有一般液晶所没有的光学性质，如选择性反射、旋光性和圆二色性等，还可以快速灵敏地协同响应外界环境条件，这在先进显示、动态防伪、信息加密、智能织物等领域有广泛的应用。近年来，随着3D打印技术的蓬勃发展，研究人员开发了多种可打印的手性液晶墨水，制备了具有复杂几何结构、多功能、多刺激响应性的手性液晶材料，并深入研究了3D打印手性液晶的潜在应用价值。本文首先系统综述了基于3D打印技术的手性液晶的自组装机制，例如剪切诱导取向自组装、各向异性挥发自组装、临界胶体浓度自组装等，并重点介绍了基于3D打印技术的各种刺激响应性的手性液晶材料和具有荧光发光的手性液晶功能材料。最后总结了3D打印手性液晶材料的未来发展方向以及潜在的挑战。关键词：手性液晶;3D打印;结构色;圆偏振发光;刺激响应21|13|0发布时间：2025-01-13 -
手性光开关构筑液晶螺旋结构研究进展 AI导读
“光响应手性液晶材料研究取得新进展，为光学防伪等领域提供新方案。”摘要：光响应手性液晶材料作为一类具备自组装和熵致有序特性的软物质，展现出优异的光调螺旋结构特性，广泛应用于光学防伪、光编码和激光工程等领域。将手性光开关引入液晶体系中，可以有效利用光诱导的手性转换，实现对液晶材料自组装螺旋结构的远程操控。当前，偶氮苯、分子马达和二芳基乙烯是液晶体系中常用的手性光开关，它们在手性液晶中表现出弱刺激、强响应的调控性能，展现出广阔的应用前景。本文重点探讨这3类手性光开关的结构设计思路，总结了光调控液晶螺旋结构所呈现的独特性能，包括光可逆调控螺旋结构的螺距大小和方向。最后，展示了基于这些光开关构筑的光响应柔性液晶材料通过光操控实现颜色、形状等变化，在信息存储、防伪、软体机械和可穿戴设备领域的巨大应用潜力，并对该领域未来的发展方向进行了展望。关键词：光开关;手性;液晶;螺旋结构128|206|0发布时间：2025-01-13
手性液晶材料
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发光盘状液晶：从分子设计到应用 AI导读
“发光盘状液晶研究取得新进展，专家系统综述了分子设计、性能调控及应用发展，为推动其在有机电子器件中实用化提供新思路。”摘要：发光盘状液晶是一类兼具独特分子结构和优异发光性能的先进功能材料。本文系统综述了发光盘状液晶的分子设计、性能调控及其在实际应用中的发展动态。首先，概述了发光盘状液晶的基本概念、典型分子结构及其液晶相态特征。其次，详细探讨了其在荧光和磷光发光机制中的卓越表现，并结合分子设计策略，实现了不同波长范围的高效光发射。随后，重点分析了发光盘状液晶在有机电子器件领域的应用进展。最后，对该领域的研究现状与发展趋势进行了总结，提出未来的研究方向将聚焦于分子结构的精细优化、制备工艺的革新以及器件集成策略的探索，以全面提升发光盘状液晶的综合性能，推动其在有机电子器件中的实用化进程。关键词：盘状液晶;发光性能;有机光电材料;共轭结构52|118|0发布时间：2025-01-13 -
圆偏振发光液晶体系的构建与应用 AI导读
“据最新报道，圆偏振发光液晶体系研究取得进展，为信息安全等领域提供新方案。”摘要：圆偏振发光（CPL）反映了手性发光体系独特的激发态信息，在多学科领域具有广泛的应用价值。然而，目前的手性发光材料大多存在偏振发光性能不足的问题。手性液晶具有独特的周期性螺旋结构，能够选择性反射左旋或右旋圆偏振光，将其与发光功能材料复合，可以获得具有高发光不对称因子的圆偏振发光体系。因此，利用手性液晶诱导和增强发光客体的圆偏振发光性能引起了广泛关注。本文概述了圆偏振发光液晶体系的研究进展与趋势，系统地总结了手性液晶基质与发光客体（如有机染料、胶体半导体量子点、碳量子点、钙钛矿纳米晶、上转换材料）之间的相互作用，并阐述了这一复合体系的结构特征与性能。最后，本文探讨了圆偏振发光液晶材料在信息安全、3D显示、不对称合成、圆偏振激光和生物传感等领域中广阔的应用前景，并对其未来的发展方向和应用潜力进行了展望。关键词：圆偏振发光;手性液晶;发光不对称因子;圆偏振光应用81|230|0发布时间：2025-01-13
液晶发光材料
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多亲性液晶分子自组装研究进展 AI导读
“最新研究揭示了多亲性液晶分子复杂组装及其相行为的新进展，为理解复杂超分子体系提供了新思路。”摘要：液晶作为一种有序的流体，为功能分子的有序自组装提供了良好的物理环境。传统研究主要聚焦于液晶分子的一维有序组装，如向列相或近晶相。本文综述了多亲性液晶分子复杂组装及其相行为的最新进展，通过调控微观相分离的程度与模式，实现了从二维蜂窝柱相到三维网络结构的一系列组装模式。探讨了空间位阻与相分离对超晶格、Frank-Kasper相等组装结构形成机制的影响，同时分析了极小曲面、超分子手性等基础数理概念对组装行为的作用。此外，还系统讨论了液晶自组装在二维铺砌中的相变路径、三维网络结构的控制机制，以及基于对称性破缺形成的超分子手性行为。这些研究为深化对自然界中复杂超分子体系以及人工框架化学的理解提供了新的思路。关键词：液晶;多亲性分子;分子自组装;三维网络结构;超分子手性69|70|0发布时间：2025-01-13 -
二维α-磷酸锆液晶的相变及调控研究进展 AI导读
“在材料科学领域，α-磷酸锆作为二维材料胶体液晶研究的物理模板，专家系统性研究了其合成方法、剥离技术、自组装形成液晶及调控策略，为二维材料组装形成宏观材料提供重要参考。”摘要：随着材料合成方法的发展，大批具有优异性能的二维材料（石墨烯、氮化硼、Mxene、黑磷等）出现，使二维材料胶体液晶及其自组装性能研究变得尤为重要。α-磷酸锆（ZrP）作为一种典型的层状材料，在机械增强、阻隔性能提升、阻燃、抗腐蚀、催化、环境、能源和医学等领域都具有重要应用。由于α-磷酸锆晶体可通过各种化学方法剥离为单层纳米片，且具备可控合成、多分散性低、物化性质稳定等优点，被作为二维材料胶体液晶研究的物理模板进行了系统性的研究。本文详细讨论了α-ZrP的合成方法、剥离技术、自组装形成液晶及调控策略等。α-磷酸锆液晶相变的主要影响因素包括厚径比、多分散性、温度、离子浓度、电场、磁场、球形颗粒掺杂等，调控条件的改变使其展现出丰富的相行为和相结构。最后，展望了α-磷酸锆作为下一代功能材料的潜在应用前景，以及其液晶相变研究对二维材料胶体液晶和二维材料组装形成宏观材料的重要参考作用。关键词：α-磷酸锆;溶致液晶;自组装;二维材料39|48|0发布时间：2025-01-13 -
液晶孤子的运动调控研究进展 AI导读
“在液晶材料领域，科学家们总结了孤子运动调控的研究进展，探讨了其在微粒运输、光束操纵等领域的潜在应用，为液晶孤子研究提供新可能。”摘要：孤子在物理、生物、天文及信息工程等领域中被广泛观测和应用。在液晶材料中，孤子的生成机理、稳定条件、操控方法和应用探索一直是科学家们感兴趣的研究热点。本综述回顾了液晶中非拓扑孤子与拓扑孤子运动调控的研究进展，总结了利用电学、化学和光学等调控方法控制单个孤子的运动方向和速度的技术，介绍了孤子的集群运动和自组装现象，并讨论了孤子的运动调控在微粒运输、光束操纵等领域的潜在应用。本文对液晶孤子运动调控的进一步研究提供了思路，并对液晶孤子在不同领域的潜在应用进行了展望，为液晶孤子的研究提供新的可能。关键词：液晶;孤子;运动调控;外场操控17|10|0发布时间：2025-01-13
自组装液晶
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超快响应液晶技术研究进展与展望 AI导读
“液晶显示技术在信息显示工业中占据主导地位，专家系统描述了影响液晶响应时间的要素，并重点介绍了几种新型快速响应液晶体系，为显示器件和光子学器件的应用前景提供了新方向。”摘要：液晶显示如今已经成为信息显示工业的主流技术，广泛应用于小尺寸显示器，如计算器、手机、数码相机等；中尺寸显示器，如笔记本电脑和桌面显示器；大尺寸显示器，如直视型电视和投影电视。传统液晶如向列相液晶，胆甾相液晶等，虽对外电场有着快速的响应时间（毫秒量级），但随着人们生活水平的提高，追求更高质量的显示，这就要求液晶具有更快的响应速度以满足高分辨率动态显示。本文系统描述了影响液晶响应时间的要素，重点介绍了几种具有快速响应机制的新型液晶体系，如聚合物稳定蓝相液晶、铁电液晶、铁电向列相液晶和序参数电控效应。最后，展望了快速响应液晶在显示器件和光子学器件中的应用前景。关键词：快速响应;蓝相液晶;铁电液晶;铁电向列相;序参数27|15|0发布时间：2025-01-13
超快响应液晶
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