双催化剂策略实现液晶弹性体的驱动稳定性与高效可重构性

针对动态共价键液晶弹性体(LCEs)在长期驱动稳定性和可重构性之间的平衡难题，研究人员创新性提出双催化剂策略，通过挥发性催化剂和热潜伏催化剂的时空协同作用，实现了10,000次循环驱动稳定性（远超文献记录的1,000次）和高效再编程能力，为智能软材料在机器人、生物医学等领域的应用提供新范式。

　　

液晶弹性体(Liquid Crystal Elastomers, LCEs)作为兼具液晶各向异性和聚合物弹性的智能材料，在软体机器人、可穿戴设备等领域展现出巨大潜力。然而，动态共价键(Dynamic Covalent Bonds, DCBs)的引入虽赋予LCEs可重构性，却因服务温度范围内的可逆反应导致驱动稳定性下降——这一矛盾长期制约其实际应用。现有解决方案往往顾此失彼：降低催化剂活性会牺牲再加工效率，正交刺激设计限制系统普适性，而高能动态键又削弱重构能力。如何突破这一"稳定性-可重构性"的权衡困境，成为领域内亟待解决的科学问题。

针对这一挑战，中国的研究团队在《Materials Today》发表创新成果，提出双催化剂协同策略。该研究通过挥发性催化剂与热潜伏催化剂的时空精准调控，首次在单一LCEs体系中同步实现10,000次循环驱动稳定性（较现有记录提升10倍）和高效再编程能力。关键技术包括：1）基于硫醇-迈克尔加成反应构建LCEs网络；2）挥发性催化剂（三氮杂双环癸烯/TBD与氰基乙酸/CA复合物）在取向温度下的可控蒸发；3）热潜伏催化剂（二丙胺/DPA复合物）在130°C激活温度的时空控制；4）通过差示扫描量热法(DSC)和动态机械分析(DMA)验证材料性能。

【材料设计与双催化剂策略】
研究团队设计由介晶RM82与C6BAPE（摩尔比1:1）、链延伸剂EDDET和交联剂PETMP组成的LCEs网络。关键创新在于引入TBD-CA挥发性催化剂（阶段一）和DPA-CA热潜伏催化剂（阶段二），二者均促进酯交换反应但功能独立。DSC证实潜伏催化剂在130°C(T
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)以下保持惰性，确保驱动稳定性。

【驱动稳定性验证】
在60°C驱动温度下（远低于T
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），挥发性催化剂完全蒸发后的LCEs表现出超常稳定性。动态机械测试显示储能模量保持率>95%，经历10,000次热循环后仍维持精确可逆形变，而传统动态共价LCEs通常在1,000次循环后失效。

【高效再编程实现】
当温度升至T
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以上，DPA-CA催化剂释放强碱触发快速酯交换。再编程效率较单催化剂体系提升3倍，且再加工后的样品仍能保持5,000次以上稳定驱动。空间选择性激活还可实现局部取向梯度，构建传统方法难以实现的复杂3D形变模式。

该研究突破性地解决了动态共价LCEs领域"稳定驱动与高效重构不可兼得"的核心矛盾。挥发性催化剂与热潜伏催化剂的协同设计，不仅将驱动寿命延长至应用需求阈值（10,000次），同时保留完全再加工能力。时空可控的催化剂激活机制更拓展了复杂形变编程的可能性。这一策略具有普适性意义，可推广至其他动态共价网络体系，为下一代智能软材料设计提供新范式。研究团队指出，未来通过催化剂组合优化和激活温度梯度设计，有望进一步拓展材料在生物医学微创器械、自适应航空航天结构等领域的应用边界。