在自然界中，許多生物體會根據不斷變化的環境對自身結構進行重編程，以提高生存機會。液晶彈性體(LCE)因其優異的可編程性及快速、可逆的熱致應變，成為可重編程驅動器材料的理想選擇。受生物自我調節機制啟發，研究人員開發了熱輔助組裝的LCE驅動器。然而，現有的可重編程LCE驅動器的編程過程通常需要在超過120°C的高溫環境中進行，這可能導致對齊的液晶元在聚合物網絡中松弛，從而削弱其形狀變形性能，并限制其在生物應用及與低耐熱材料的集成能力。
 

　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所智能高分子團隊長期從事仿生智能高分子材料的構建及其在驅動、柔性傳感器件與軟體機器人等領域的應用探索。近期，針對此問題，該團隊提出了一種氫鍵超分子LCE體系，能夠在制造后使用模塊化策略在溫和熱處理下快速重編程其結構，以完成附加功能(圖1)。該項工作基于氫鍵超分子網絡通過溫和的熱處理實現了LCE模塊的重新配置和重新編程，展示了一種簡單且可定制設計的方法，用于高材料和高能效的多能軟體機器人。所提出的工作將成為基于弱相互作用，特別是氫鍵的超分子動態網絡的設計原則，為在資源有限的條件下使用更多其他材料系統構建的進化軟體機器人提供設計原則。
 

　　相關結果以題為“Hydrogen-bonded Supramolecular Network Enabled Gentle Reprogramming of Liquid Crystal Elastomer toward Evolutionary Robot”的論文發表在Angewandte Chemie(Angew. Chem. Int. Ed., 2024, e202416095；DOI: 10.1002/anie.202416095；Hot paper)。本研究得到了浙江省自然科學基金項目(LD22E050008)、中德流動計劃項目(M-0424)、寧波國際合作項目(2023H019)、中國博士后科學基金項目(2023M743619)、中國科學院青年創新促進會項目(2023313)資助。
 

圖1 實現可編程氫鍵超分子液晶彈性體(H-LCE)驅動器的仿生基礎原理圖