加州大学圣地亚哥分校团队开发新型工艺，通过链缠结增强液晶弹性体性能，Chemfish 高纯度单体成关键支撑。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c04077

        近日，加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）Shengqiang Cai研究团队在《ACS 应用材料与界面》期刊发表重要成果，揭示了一种通过机械捏合诱导链缠结来显著提升液晶弹性体（LCEs）热机械性能的新方法。该研究中，我公司Chemfish 提供的高纯度单体 4-(6-(丙烯酰氧基) 己基氧基) 苯甲酸酯（C6BAPE，97%）作为核心原料，为构建高性能 LCE 网络提供了关键支撑，推动了智能材料领域的技术突破。

一、研究背景：智能材料的性能瓶颈与创新路径

        液晶弹性体（LCEs）是一类兼具弹性与液晶各向异性的智能材料，在柔性机器人、传感器、驱动器件等领域具有广阔应用前景。然而，传统 LCEs 在高温下机械性能衰减、驱动应力不足等问题，限制了其实际应用。此前研究多聚焦于交联密度调控，而 UC San Diego 团队首次提出通过 **“链缠结网络构建”** 提升性能，为 LCEs 设计开辟了新方向。

纠缠 LCE 的制造过程。示意图说明了 LCE 面团的合成，然后对 LCE 面团进行机械揉捏以形成高度缠结的 LCE。与常规 LCE 相比，捏合过程会引起更高密度的缠结。

二、核心成果：链缠结让 LCEs 性能实现多维度突破

        研究团队通过反复折叠与压缩的机械捏合工艺，在 LCE 聚合物网络中引入高密度链缠结。实验表明，该方法使 LCEs 的强度提升 4 倍、断裂应变提高 3 倍，且在 150°C 高温下仍保持优异的力学稳定性。此外，缠结 LCE 的驱动应力较常规材料提升 1.6 倍，耐自破裂温度显著提高，解决了传统 LCEs 在高温下易失效的难题。

图 2.缠结 LCE 的机械性能。（a） 不同应变速率下常规和缠结 LCE 之间的应力-应变曲线比较。（b） 文献中纠缠多域 LCE 与各种其他多域 LCE 的断裂韧性和断裂应变的比较。

        更重要的是，链缠结工艺为单畴 LCE 制备提供了新路径。通过捏合形成初始缠结网络，结合紫外光交联，团队成功制备出具有定向排列液晶基元的单畴 LCE，其在 40–50°C 温度区间内驱动应变最佳，且经 10 次以上热循环后性能无明显衰减，为高精度驱动器件开发奠定了基础。

三、Chemfish 产品的关键作用：高纯度单体构筑性能基石

        在材料制备过程中，Chemfish 提供的 C6BAPE 单体作为含液晶基元的核心原料，发挥了不可替代的作用：

        精准构建聚合网络：C6BAPE 与链 extender（EDDET）按 50:49 的精确比例反应，其高纯度（97%）确保了聚合反应的可控性，避免杂质干扰链缠结的形成；

        赋予材料智能响应特性：分子结构中的苯甲酸酯单元作为液晶基元，使 LCE 具备温度诱导的相转变能力（nematic-isotropic 相变），从而实现热驱动功能；

        优化缠结网络拓扑：C6BAPE 的长链结构为机械捏合提供了理想的分子骨架，其聚合后的柔性链段在捏合中更易形成互锁缠结，进而增强材料的强度与韧性。

四、行业影响与未来展望

        该研究的通讯作者 Shengqiang Cai 教授指出：“链缠结工艺与 Chemfish 高纯度原料的结合，突破了传统 LCEs 性能优化的瓶颈。这不仅为智能驱动器设计提供了新方法，还可拓展至纤维、3D 打印结构等领域。”未来有望在柔性机器人、自适应光学器件、生物医学植入体等场景中实现应用。

      CHEMFISH作为高端材料提供商，我们始终致力于为前沿材料研究提供高质量功能分子，此次合作成果印证了高纯度原料对创新技术的支撑价值。

关于本研究：该成果发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI: 10.1021/acsami.5c04077），加州大学圣地亚哥分校 Devyansh Agrawal、Gaoweiang Dong 为共同第一作者，Shengqiang Cai 教授为通讯作者。