俄勒冈州立大学的一名研究人员帮助创造了一种新的3D打印方法，可以将形状变化的材料比作肌肉，为机器人技术、生物医学和能源设备的改进应用打开了大门。
由俄勒冈州立大学工程学院的Devin Roach及其合作者打印的液晶弹性体结构可以在打印后直接爬行、折叠和断裂。这项研究发表在《先进材料》杂志上。
“lce基本上是软马达，”机械工程助理教授罗奇说。“因为它们是柔软的，不像普通的马达，它们与我们天生柔软的身体配合得很好。因此，它们可以用作植入式医疗设备，例如，将药物输送到目标位置，作为目标区域手术的支架，或作为有助于尿失禁的尿道植入物。”
液晶弹性体是轻微交联的聚合物网络，在暴露于某些刺激（如热）时能够显着改变形状。它们可以用来将热能，如来自太阳或交流电的热能，转化为可以储存和按需使用的机械能。罗奇补充说，lce还可以在软机器人领域发挥重要作用。
他说：“结合LCEs的灵活机器人可以探索不安全或不适合人类进入的地区。”“在航空航天领域，它们也被证明是有前途的，可以作为深空抓取、雷达部署或地外探索等自动化系统的执行器。”
罗奇说，液晶弹性体的功能基础是其各向异性和粘弹性的混合。
各向异性指的是具有方向性的特性，比如木材沿着纹理的强度比穿过纹理的强度大；粘弹性材料既像蜂蜜一样具有粘性，在压力下抵抗流动并缓慢变形；又像橡胶一样具有弹性，在压力消除后恢复到原来的形状。粘弹性材料缓慢变形并逐渐恢复。
液晶弹性体的变形特性取决于材料内部分子的排列。罗奇和哈佛大学、科罗拉多大学、桑迪亚和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的合作者发现了一种在一种称为数字光处理的3D打印过程中利用磁场排列分子的方法。
也被称为增材制造，3D打印允许一次创建一层对象。在数字光处理中，光被用来精确地将液态树脂硬化成固体形状。然而，让弹性体分子排列起来是很有挑战性的。
罗奇说：“排列分子是释放LCEs全部潜力并使其在高级功能应用中得到应用的关键。”
罗奇和其他研究人员改变了磁场强度，并研究了磁场强度和其他因素（如每层印刷层的厚度）是如何影响分子排列的。这使他们能够打印出复杂的液晶弹性体形状，这些形状在加热时以特定的方式变化。
罗奇说：“我们的工作为创造先进的材料开辟了新的可能性，这些材料可以以有用的方式对刺激做出反应，可能会导致多个领域的创新。”
在发表在《先进工程材料》上的相关研究中，罗奇领导了一个由俄勒冈州立大学的学生和桑迪亚大学、劳伦斯利弗莫尔大学和纳瓦霍技术大学的合作者组成的团队，探索了液晶弹性体的机械阻尼潜力。
机械阻尼是指减少或消散机械系统中振动或振荡的能量，包括汽车减震器，有助于保护建筑物免受地震影响的地震减震器，以及最小化风或机动车辆引起的振荡的桥梁上的减震器。
俄勒冈州立大学的学生Adam Bischoff， Carter bawcut和Maksim Sorkin以及其他研究人员证明了一种被称为直接墨水写入3D打印的制造方法可以生产出机械阻尼装置，这种装置可以在很大的加载速率范围内有效地耗散能量。
