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Intelligently Actuating Liquid Crystal Elastomer-Carbon Nanotube Composites

机译：智能驱动液晶弹性体-碳纳米管复合材料

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Strategies for obtaining materials that respond to external stimuli by changing shape are of intense interest for the replacement of traditional actuators. Here, a strategy that enables programmable, multiresponsive actuators that use either visible light or electric current to drive shape change in composites comprising carbon nanotubes (CNTs) in liquid crystal elastomers (LCEs) is presented. In the nanocomposites, the CNTs function not only in the traditional roles of mechanical reinforcement and enhancers of thermal and electrical conductivity but also serve as an alignment layer for the LCEs. By controlling the orientation, location, and quantity of layers of CNTs in LCE/CNT composites, programmed, patterned actuators are built that respond to visible light or electrical current. Photothermal LCE/CNT film actuators undergo fast shape change, within 1.2 s using 280 mW cm(-2) light input, and complex, programmed localized deformations. Furthermore, twisting LCE/CNT composite films into a fiber increases uniaxial muscle stroke and work capacity for electrothermal actuation, thereby enabling about 12% actuation strain and 100 kJ m(-3) of work capacity in response to an applied DC voltage of 15.1 V cm(-1).
机译：通过改变形状来获得对外部刺激做出反应的材料的策略对于替代传统的致动器引起了极大的兴趣。在此，提出了一种策略，该策略使可编程的多响应致动器能够使用可见光或电流来驱动液晶弹性体（LCE）中包含碳纳米管（CNT）的复合材料的形状变化。在纳米复合材料中，碳纳米管不仅发挥了机械增强，导热和导电增强剂的传统作用，而且还充当了LCE的取向层。通过控制LCE / CNT复合材料中CNT的方向，位置和数量，可以构建对可见光或电流作出响应的程序化，有图案的执行器。使用280 mW cm（-2）的光输入，光热LCE / CNT薄膜执行器在1.2 s内即可进行快速的形状变化，并进行复杂的程序化局部变形。此外，将LCE / CNT复合膜捻成纤维可增加单轴肌肉冲程和电热驱动的工作能力，从而响应施加的15.1 V直流电压，可实现约12％的驱动应变和100 kJ m（-3）的工作能力。厘米（-1）。

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