近日，我校航空航天与力学学院仓钰助理教授与美国宾夕法尼亚大学Shu Yang教授、德国马普高分子所George Fytas教授等在《自然·通讯》（Nature Communications 2022, 13, 524）联合发表了题为 “On the origin of elasticity and heat conduction anisotropy of liquid crystal elastomers at gigahertz frequencies” 的论文。该研究探索了液晶弹性体的高频力学和传热各向异性，揭示了液晶弹性体不同尺度的各向异性特征，为其按需编程的设计及其高频应用提供了见解。

液晶弹性体（LCE）因其优异的可编程性和快速可逆驱动特性，成为软体机器人、人造肌肉和柔性驱动器等应用领域的研究热点之一。这些特性来源于其各向异性液晶分子（LC）与弹性交联网络的耦合，澄清LCE力学和传热各向异性与微观结构的关联是实现其可控编程特性关键。现有的研究大多致力于低频下LCE物理特性的探索，然而一些新兴的高频应用，例如5G通讯和射频系统封装，亟须获取LCE高频物理特性。针对这一问题，仓钰与其合作者利用布里渊光谱获得了LCE吉赫兹频率下弹性模量各向异性，并利用温度波分析方法得到了其传热各向异性。其中弹性模量的各项异性在高频与低频下存在较大差异，反映了局部介晶取向与网络链取向的不同，通过表征弹性模量随应变依赖性，发现LC 的力学Fréedericksz 转变，区别于大多数LCE的软弹性，其热导率各向异性受到LC取向以及网络结构的共同作用。


弹性波在液晶弹性体中的传播

仓钰为该文第一作者，同济大学为第一单位，Shu Yang和George Fytas为通讯作者，其他共同作者包括东京工业大学Junko Morikawa教授等。该项目研究得到了上海市科委浦江人才计划和国家自然科学基金青年项目等支持。