NEWS
03
2026-06
宾夕法尼亚大学突破：3D 打印 CLCEs 材料实现动态变色与应力响应
宾夕法尼亚州立大学的研究人员利用胆甾相液晶弹性体（CLCEs）3D 打印出了可变色、能响应压力的材料。
爱德华・韦克菲尔德 摄 2025 年 5 月 3 日
宾夕法尼亚州立大学的这项研究 —— 利用胆甾相液晶弹性体（CLCEs）—— 为智能传感、显示器和机器人技术领域的突破性应用铺平了道路。
据宾夕法尼亚州立大学介绍，一个由工程与应用科学学院研究人员参与的多学科团队成功研发出了一种先进的 3D 打印胆甾相液晶弹性体（CLCEs）的方法，为具有动态变色功能且能对机械应力做出响应的材料打开了大门。这项发表在《先进材料》上的研究，将先进的打印技术与独特的材料特性相结合，有望在智能传感、显示器和机器人技术等领域实现突破性应用。这一进展的核心是胆甾相液晶弹性体（CLCEs）—— 一种柔软的橡胶状材料，在受到机械应力时能够改变颜色。
“这种颜色变化是由于该材料能够操控光线，就像甲虫的外壳通过反射光线来呈现出多彩的外观一样，” 材料科学与工程系（MSE）约瑟夫・博尔多尼亚教授兼系主任、该研究的首席研究员杨澍（音译）表示，“这些材料有潜力解决医药、诊断、监测等行业的问题，甚至还能应用于艺术领域。”
该团队的创新点在于一种名为同轴直接墨水书写（DIW）的新型 3D 打印技术，这种技术能够精确打印出具有多稳定性和变色功能的结构。
在将二维结构转化为三维结构时，胆甾相液晶弹性体的液体前驱体粘性很大，当它通过 3D 打印喷嘴挤出时，会阻碍扭曲螺旋结构的形成，而这种结构正是胆甾相液晶弹性体具有变色特性的关键。
为了解决这个问题，材料科学与工程系的博士生、该研究的第一作者艾丽西亚・吴和她的同事们着手寻找胆甾相液晶弹性体的最佳粘度：既要足够粘稠以保证成品的结构完整性，又不能过于粘稠而阻碍材料顺利通过打印喷嘴。
“我们研发了一种透明的硅胶外壳，作为胆甾相液晶弹性体核心的支架，” 吴表示，“这种独特的材料组合使我们能够保留胆甾相液晶弹性体的变色特性，同时提供必要的结构强度，以支撑复杂的 3D 设计。”
其他前沿技术
联系我们
扫码加微信咨询