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)識他們首次開發(fā)出來的不可思議的液晶彈性體。

　　液晶彈性體(LCEs)本質(zhì)上來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，它們可以卷起，彎曲，扭轉(zhuǎn)，起皺或者伸展。因為這種敏感的響應(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以及來自日本京都科技研究所的研究生助理Kenji Urayama和Hama Nagai首次開發(fā)出了膽甾型液晶橡膠。當(dāng)這種橡膠伸展時，可以在無反射鏡的條件下精確發(fā)出激光。

　　激光有一個特征頻率，就像吉他的弦有固定的長度一樣。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。

　　他們近期由美國國家科學(xué)基金委和日本科學(xué)促進(jìn)協(xié)會贊助的研究項目已經(jīng)發(fā)表在Nature上，標(biāo)題為“可精確測定應(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，不過可調(diào)諧光源比較難制得”Palffy-Muhoray 說道。

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

　　“原則上來講，它可以被放在鞋子里測量糖尿病患者腳的剪切應(yīng)力，也可以用于光纖。當(dāng)一個脈沖通過纖維時，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說道，“同樣地，也可以利用激光通過光纖測量應(yīng)力，應(yīng)變，溫度和化學(xué)成分來實現(xiàn)對遠(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)。簡單的光抽運導(dǎo)致了低閾值和在能帶邊緣產(chǎn)生無反射的激光。我們可以通過改變溫度，提供力場或者引入雜質(zhì)來調(diào)控液晶分子的取向，從而改變液晶彈性體的形狀。

　　“我們會在這個領(lǐng)域繼續(xù)努力，去開發(fā)在可調(diào)諧損失方面表現(xiàn)更出色的新型材料，”Palffy-Muhoray說道，“如今科學(xué)家們都在找尋一種對光和物質(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，全社會可能都將受益。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。”