用LC AuxeTec拉伸液晶到极限

拉伸时材料变厚而不是变薄的趋势是一种不寻常的现象。虽然这种情况并不常见，但也不是没听说过。在自然界中，举几个例子，它可以在跟腱、猫皮和沸石等地方看到。但这种行为之所以吸引人，是因为增韧性使材料在吸收冲击以及抗断裂和撕裂方面具有优势。这使得它们在需要耐用材料的应用领域很有前景，比如防弹衣和建筑和车辆的玻璃。

正因为如此，在过去40年左右的时间里，研究人员使用了许多创新方法来制造合成辅助材料。所有外延材料都有一个共同点，那就是负泊松比:材料垂直于施加在其上的力的膨胀量。通过3d打印或以其他方式形成复杂的多孔几何结构——例如蜂窝结构或穿孔板——有可能在通常表现为正泊松比的材料中创造auxeticity。然而，这些材料所需的多孔性带来了固有的弱点，而且通常需要复杂的制造工艺，这使得它们的生产成本很高。这就是英国利兹大学(University of Leeds)新成立的LC AuxeTec公司正在着手解决的问题。

这家公司是由英国利兹大学(University of Leeds)物理与天文学院院长海伦•格里森(Helen Gleeson)在她的博士生德韦什•密斯特里(Devesh Mistry)的一个偶然发现后构想出来的:第一个基于液晶弹性体的分子水平的无孔合成auxetic材料。液晶弹性体是交联聚合物网络，其中包括液晶部分，类似于在手机显示屏中发现的那些。格里森解释说:“几年来，我和曼彻斯特大学的一些验光师一起做了一个项目。”“我们面临的挑战是:我们能否利用隐形眼镜中的电压来制造可调焦的隐形眼镜，就像你可以改变在显示设备上显示的图像一样。”

在开发可切换镜头时，他们选择了液晶弹性体，因为它们的透明度和半软弹性特性——这意味着它们几乎可以不消耗能量就变形，但折射率会发生变化，这使得它们潜在地适合于机械变形镜头。然而，由于没有一种可用的材料具有他们想要的特定性能，他们开始开发自己的配方。正是在描述新型弹性体的机械和光学特性时，他们发现了它们独特的分子auxetic特性。

那么，到底是什么导致了这种行为呢?格里森说:“当我们第一次发现时，在分子水平上知道什么没有发生比知道什么发生更容易。”“对于传统的增厚材料来说，它们是网状结构，当它们被拉伸时，它们变形以变厚的方式是因为它们体积的变化。但我们知道在分子水平上，材料的体积是不变的。这些理论中没有一个能真正预测出变形是什么样的。我们知道，当材料受到压力时，这种辅助反应与分子顺序的一些重大变化有关。”

调优和探索

他们所知道的是，它是有效的——从制造的角度来看，弹性体比传统生产的增韧材料更有吸引力。制造过程的骨架是基于液晶显示器行业的标准工艺，材料本身是由商业上可用的前体生产的。这为你提供了大量潜在的商业应用。

基思•罗林斯(Keith Rollins)是材料行业的一名经验丰富的管理顾问和营销总监，他加入公司是为了帮助公司缓和向商业化的过渡，他说:“我们正努力把重点放在现有材料存在挑战的领域。”“这些新材料的潜力是非常广阔的，其塑性、机械和光学性能的结合使其有广泛的应用目标。”汽车和建筑玻璃夹层就是一个这样的领域，我们相信增材液晶弹性体可以提供比目前使用的材料性能提升。由于这家羽翼未丰的公司正处于与合作伙伴谈判的早期阶段，罗林斯预计商业化将需要一年到18个月的时间——“这是一个积极的战略，”他补充道。

由于这些材料还处于开发阶段，有很大的探索空间。格里森说:“液晶弹性体的另一个特点是，在辅助材料方面，它们是可调谐的。”“我们使用一组特殊的化学前体，但有很多可用的化学前体。我们正在做的是向列相液晶网络，并且有机会在其中建立其他功能。在英国和其他地方都有很多液晶材料的专业知识，所以基于这些知识和专业知识，然后让你获得不同的功能，这可能是相当令人兴奋的。”