Flüssigkristallelastomere

Flüssigkristallelastomere (LCEs) sind eine Klasse von Materialien, die die mechanischen Eigenschaften von Elastomeren mit den optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen kombinieren. Sie bestehen aus vernetzten Polymerketten, die flüssigkristalline Mesogene enthalten. Diese Mesogene sind funktionelle Gruppen, die die Fähigkeit besitzen, sich in einer geordneten Weise auszurichten.

Die einzigartige Eigenschaft von LCEs beruht auf der Kopplung zwischen der molekularen Ordnung der Flüssigkristallphasen und der makroskopischen Form des Elastomers. Bei Temperaturänderungen oder anderen externen Stimuli wie Licht, elektrischen oder magnetischen Feldern ändern die Mesogene ihre Ausrichtung. Diese Reorientierung der Mesogene führt zu einer entsprechenden Verformung des gesamten LCE-Materials.

Diese thermomechanische Kopplung ermöglicht es LCEs, auf externe Reize mit reversiblen und oft großen Verformungen zu reagieren. Sie können sich beispielsweise beim Erhitzen zusammenziehen und beim Abkühlen wieder ausdehnen. Die Richtung und das Ausmaß der Verformung können durch die Art und Weise, wie die Mesogene während der Herstellung ausgerichtet werden, präzise gesteuert werden.

Flüssigkristallelastomere finden Anwendung in verschiedenen Bereichen. Dazu gehören Aktuatoren und künstliche Muskeln, die durch Temperaturänderungen oder Licht angetrieben werden. Sie werden auch für adaptive optische Systeme, wie schaltbare Linsen oder Polarisatoren, sowie in der Robotik und in biomedizinischen Geräten erforscht. Ihre Fähigkeit zur Umwandlung von Wärme oder Licht in mechanische Arbeit macht sie zu vielversprechenden Kandidaten für energieeffiziente Technologien.