综述：基于取向模式与结构设计集成效应的液晶聚合物光驱动仿生研究

本综述系统阐释了液晶弹性体（LCE）的光驱动仿生机制，重点分析了分子排列模式（如平面、展曲和复杂取向）与结构设计（组装方法、切割技术、层状结构等）的集成效应对光致动行为（弯曲、自振荡、跳跃等）的调控，为新型智能驱动器的开发提供理论依据。

　　

Abstract

液晶聚合物（LCE）结合了液晶的各向异性和弹性体的可逆变形特性，在光驱动领域展现出巨大的应用潜力。受自然界中生物驱动现象的启发，基于不同分子排列模式和结构设计的LCE光致动器实现了多样化的驱动行为。本文重点综述了取向模式与结构设计的集成效应对LCE光致动行为的调控机制。

取向模式与基本特性

液晶弹性体的光致动行为主要取决于其分子排列方式。常见的取向模式包括平面排列（planar alignment）、展曲排列（splay alignment）以及更复杂的排列形式。这些排列模式决定了材料在光刺激下的变形方向和方式。例如，平面排列通常导致简单的弯曲变形，而展曲排列则可引发自振荡和跳跃等复杂运动。

结构设计集成效应

除了分子排列模式，结构设计（如多层组装、激光切割、微图案化等）进一步扩展了LCE的驱动性能。通过将特定排列模式与结构设计相结合，研究人员开发出了能够执行复杂形变（如锥形形态变化、滚动运动）的仿生致动器。这种集成效应不仅增强了驱动性能，还为实现多模态驱动提供了可能。

仿生应用与驱动行为

基于平面排列的LCE可实现类似植物向光性的弯曲运动，适用于软体机器人和微操控系统。展曲排列则可用于设计自振荡器件，模拟昆虫翅膀的拍打运动。而通过复杂排列与结构设计的结合，更是实现了诸如三维形变、定向运动等高级仿生行为，为仿生机器人、人工肌肉和智能药物递送系统提供了新材料平台。

挑战与展望

尽管LCE光致动器取得了显著进展，但仍面临一些挑战，包括响应速度、疲劳稳定性、大规模制备以及多场耦合控制等问题。未来研究可聚焦于开发新型光响应分子、优化取向技术、探索多材料集成以及拓展生物医学应用等方向。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。