你能想象液晶的彈性體嗎?你能想象液晶彈性體作為先進(jìn)傳感器嗎?肯特州立大學(xué)的Peter Palffy-Muhoray博士帶你認(rèn)識(shí)他們首次開(kāi)發(fā)出來(lái)的不可思議的液晶彈性體。

　　液晶彈性體(LCEs)本質(zhì)上來(lái)講就是具備液晶性能的橡膠，利用它可以做很多不可思議的事情，尤其是在光學(xué)、光電子學(xué)、通信行業(yè)以及藥學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)遇到光，熱，氣或者其他刺激因素時(shí)，它們可以卷起，彎曲，扭轉(zhuǎn)，起皺或者伸展。因?yàn)檫@種敏感的響應(yīng)，使它們可以非常理想地應(yīng)用于人造肌肉，血管，制動(dòng)器，傳感器，塑料馬達(dá)和藥物載體系統(tǒng)。它們甚至可以被用于作為可機(jī)械調(diào)諧的無(wú)反射鏡激光橡膠。

　　肯特州立大學(xué)文理學(xué)院的Peter Palffy-Muhoray博士，同時(shí)也是Glenn H. Brown液晶研究所的副主任以及化學(xué)物理學(xué)的教授，他已經(jīng)和世界各地的專(zhuān)家就液晶彈性體領(lǐng)域進(jìn)行了多年的合作研究。最近他和他的研究生助理Andrii Varanytsia以及來(lái)自日本京都科技研究所的研究生助理Kenji Urayama和Hama Nagai首次開(kāi)發(fā)出了膽甾型液晶橡膠。當(dāng)這種橡膠伸展時(shí)，可以在無(wú)反射鏡的條件下精確發(fā)出激光。

　　激光有一個(gè)特征頻率，就像吉他的弦有固定的長(zhǎng)度一樣。空腔里的發(fā)光材料放大光波，發(fā)射出一種特定的頻率，就像一些樂(lè)器發(fā)出純正的音調(diào)。

　　早在2001年，Palffy-Muhoray博士和Bahman Taheri博士以及其他幾個(gè)同事們首次證明了他們可以在不需要任何外部反射鏡的情況下，用液晶材料在材料內(nèi)部反復(fù)反射激光，然而激光發(fā)射的頻率還不能精確地控制。

　　他們近期由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金委和日本科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)贊助的研究項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)表在Nature上，標(biāo)題為“可精確測(cè)定應(yīng)變的膽甾型液晶橡膠發(fā)射可調(diào)諧激光”。

　　“我們利用了解到的信息作為基礎(chǔ)，并把它們推廣到應(yīng)用中，比如利用光纖從遠(yuǎn)端獲得信息的傳感器，再比如可調(diào)諧的光源，不過(guò)可調(diào)諧光源比較難制得”Palffy-Muhoray 說(shuō)道。

　　傳感器可用于測(cè)量應(yīng)變(這是一種微小的長(zhǎng)度變化)，或是應(yīng)力(某一微區(qū)上單位面積的力)。

　　“原則上來(lái)講，它可以被放在鞋子里測(cè)量糖尿病患者腳的剪切應(yīng)力，也可以用于光纖。當(dāng)一個(gè)脈沖通過(guò)纖維時(shí)，從激光發(fā)射器里返回的光的顏色可以攜帶應(yīng)變的信息”Palffy-Muhoray說(shuō)道，“同樣地，也可以利用激光通過(guò)光纖測(cè)量應(yīng)力，應(yīng)變，溫度和化學(xué)成分來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控。”

　　液晶可以作為分布腔的核心和活性介質(zhì)。簡(jiǎn)單的光抽運(yùn)導(dǎo)致了低閾值和在能帶邊緣產(chǎn)生無(wú)反射的激光。我們可以通過(guò)改變溫度，提供力場(chǎng)或者引入雜質(zhì)來(lái)調(diào)控液晶分子的取向，從而改變液晶彈性體的形狀。

　　“我們會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域繼續(xù)努力，去開(kāi)發(fā)在可調(diào)諧損失方面表現(xiàn)更出色的新型材料，”Palffy-Muhoray說(shuō)道，“如今科學(xué)家們都在找尋一種對(duì)光和物質(zhì)之間相互作用的更好的理解，工程師們也在規(guī)劃未來(lái)的光電器件，他們將受益于我們的研究成果。然而不久的將來(lái)，全社會(huì)可能都將受益。在1970年以前，液晶的研究主要由于科學(xué)家的好奇而不斷發(fā)展。向列型液晶的發(fā)現(xiàn)和由肯特州立大學(xué)液晶研究所發(fā)明的液晶顯示器改變了顯示技術(shù)，使全世界人民受益。”