我公司CF 756材料助力科研取得新成果
導(dǎo)讀：想象一下，當(dāng)衣物能隨溫度變化色彩，防偽標(biāo)簽在按壓時(shí)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)色變，這些科幻場(chǎng)景正逐步成為現(xiàn)實(shí)。材料科學(xué)與3D打印技術(shù)的融合催生了一項(xiàng)革命性成果——同軸直接墨水書(shū)寫(xiě)（DIW）3D打印膽甾液晶彈性體（CLCEs）技術(shù)。這一發(fā)表于《先進(jìn)材料》2025年37卷10期的研究成果，由賓夕法尼亞大學(xué)、哈佛大學(xué)及勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合攻關(guān)，成功破解了CLCEs復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)打印的技術(shù)瓶頸。
近期美國(guó)的三所著名機(jī)構(gòu)：賓夕法尼亞大學(xué)、哈佛大學(xué)和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在2025年的《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）期刊發(fā)表題為 “Coaxial Direct Ink Writing of Cholesteric Liquid Crystal Elastomers in 3D Architectures”論文，研究通過(guò)同軸3D打印技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出一種基于膽甾液晶彈性體（Cholesteric Liquid Crystal Elastomer, CLCE）的智能材料。這種材料因其獨(dú)特的內(nèi)部螺旋結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度、壓力等外界刺激的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，例如隨體溫變化顏色或通過(guò)按壓顯示防偽信息。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)核殼打印工藝解決了傳統(tǒng)制造中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足的問(wèn)題，使得這種材料在智能織物、防偽科技和軟體機(jī)器人等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
該文章提到了膽甾液晶彈性體（Cholesteric Liquid Crystal Elastomer, CLCE）中的關(guān)鍵成份CF 756(別名：LC756)用于實(shí)現(xiàn)材料的溫度或壓力響應(yīng)特性。該產(chǎn)品由我公司CHEMFISH TOKYO提供，作為一種添加劑或功能材料，用于增強(qiáng)材料的光學(xué)性能或機(jī)械穩(wěn)定性。它可應(yīng)用于同軸3D打印技術(shù)相關(guān)，用于優(yōu)化核殼結(jié)構(gòu)或提升打印精度。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416621
膽甾液晶彈性體堪稱(chēng)材料界的"智能變色龍"。其內(nèi)部螺旋分子結(jié)構(gòu)在機(jī)械應(yīng)力作用下發(fā)生形變，導(dǎo)致反射光波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化，從而實(shí)現(xiàn)色彩的可逆轉(zhuǎn)變。這種材料不僅具備橡皮筋般的彈性，還能將物理形變轉(zhuǎn)化為直觀的光學(xué)信號(hào)，使其在智能織物、壓力傳感、防偽標(biāo)識(shí)及軟體機(jī)器人領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。例如，運(yùn)動(dòng)服裝可通過(guò)色彩變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肌肉拉伸程度；柔性機(jī)器人"皮膚"能以顏色反饋受力狀態(tài)，為下一代人機(jī)交互提供全新視覺(jué)接口。
研究團(tuán)隊(duì)巧妙采用同軸打印技術(shù)，將低粘度CLCE墨水作為內(nèi)核，外裹高粘度硅膠墨水形成保護(hù)層。這種"核殼"設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)打印困境——內(nèi)層CLCE在低粘度環(huán)境中自由排列形成理想膽甾相，外層硅膠則提供結(jié)構(gòu)支撐，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維架構(gòu)的穩(wěn)定堆疊。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，CLCE-硅膠復(fù)合結(jié)構(gòu)的機(jī)械變色靈敏度較純CLCE提升近20倍（從0.13 nm/kPa至2.39 nm/kPa），使微小壓力變化即可觸發(fā)顯著色變，極大拓展了其作為傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確控制打印路徑與層高參數(shù)，成功構(gòu)建出雙穩(wěn)態(tài)薄殼圓頂?shù)葟?fù)雜結(jié)構(gòu)。這種具有"物理記憶"特性的圓頂陣列，可在倒置狀態(tài)下保持形變并記錄最大應(yīng)變值，無(wú)需電子元件即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)變歷史監(jiān)測(cè)。
特別值得注意的是，共形打印技術(shù)確保了圓頂厚度均勻性，使其在不同受力區(qū)域呈現(xiàn)紅移（壓縮）與藍(lán)移（拉伸）的鮮明對(duì)比，為可視化壓力傳感開(kāi)辟新路徑。
盡管仍處實(shí)驗(yàn)室階段，該技術(shù)已展現(xiàn)出明確的商業(yè)化路徑：
高安全防偽：CLCE結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)態(tài)色變，其物理加密特性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)防偽手段，適用于奢侈品、藥品包裝及IP保護(hù)。
智能可穿戴設(shè)備：無(wú)需電池的自感應(yīng)織物可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)身體狀態(tài)，為運(yùn)動(dòng)康復(fù)提供直觀反饋，有望顛覆運(yùn)動(dòng)服裝市場(chǎng)。
軟體機(jī)器人視覺(jué)反饋：CLCE"皮膚"使機(jī)器人具備可視化壓力感知能力，提升人機(jī)交互的直觀性與安全性。
隨著材料性能的持續(xù)優(yōu)化（如增強(qiáng)彈韌性）及打印工藝的進(jìn)一步精進(jìn)（提高速度與精度），CLCE技術(shù)有望催生更多突破性應(yīng)用。從溫控變色服裝到自報(bào)告損傷的柔性機(jī)械，這項(xiàng)技術(shù)正構(gòu)建起一個(gè)材料自主感知與表達(dá)的智能生態(tài)系統(tǒng)，悄然重塑我們與物質(zhì)世界的交互方式。
當(dāng)色彩成為材料的語(yǔ)言，一個(gè)可視化的智能未來(lái)正加速走來(lái)。而CHEMFISH材料在該領(lǐng)域未來(lái)智能科技的呈現(xiàn)中，起到至關(guān)重要的作用，讓未來(lái)科技的每一次進(jìn)化都寫(xiě)滿(mǎn)材料智慧的密碼。
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