Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Flexible and elastic thermal regulator for multimode intelligent temperature control
SusMat ( IF 18.7 ) Pub Date : 2023-11-27 , DOI: 10.1002/sus2.171
Can Chen 1 , Huitao Yu 1 , Tao Lai 2 , Jun Guo 2 , Mengmeng Qin 1 , Zhiguo Qu 2 , Yiyu Feng 1 , Wei Feng 1
SusMat ( IF 18.7 ) Pub Date : 2023-11-27 , DOI: 10.1002/sus2.171
Can Chen 1 , Huitao Yu 1 , Tao Lai 2 , Jun Guo 2 , Mengmeng Qin 1 , Zhiguo Qu 2 , Yiyu Feng 1 , Wei Feng 1
Affiliation
|
As nonlinear thermal devices, thermal regulators can intelligently respond to temperature and control heat flow through changes in heat transfer capacities, which allows them to reduce energy consumption without external intervention. However, current thermal regulators generally based on high-quality crystalline-structure transitions are intrinsically rigid, which may cause structural damage and functional failure under mechanical strain; moreover, they are difficult to integrate into emerging soft electronic platforms. In this study, we develop a flexible, elastic thermal regulator based on the reversible thermally induced deformation of a liquid crystal elastomer/liquid metal (LCE/LM) composite foam. By adjusting the crosslinking densities, the LCE foam exhibits a high actuation strain of 121% with flexibility below the nematic–isotropic phase transition temperature (TNI) and hyperelasticity above TNI. The incorporation of LM results in a high thermal resistance switching ratio of 3.8 over a wide working temperature window of 60°C with good cycling stability. This feature originates from the synergistic effect of fragmentation and recombination of the internal LM network and lengthening and shortening of the bond line thickness. Furthermore, we fabricate a “grid window” utilizing photic-thermal integrated thermal control, achieving a superior heat supply of 13.7°C at a light intensity of 180 mW/cm2 and a thermal protection of 43.4°C at 1200 mW/cm2. The proposed method meets the mechanical softness requirements of thermal regulator materials with multimode intelligent temperature control.
中文翻译：
灵活弹性热调节器，实现多模式智能控温
作为非线性热器件，热调节器可以智能地响应温度并通过传热能力的变化来控制热流，从而无需外部干预即可降低能耗。然而，目前基于高质量晶体结构转变的热调节器本质上是刚性的，这可能会在机械应变下导致结构损坏和功能故障；此外，它们很难集成到新兴的软电子平台中。在这项研究中，我们开发了一种基于液晶弹性体/液态金属（LCE/LM）复合泡沫的可逆热致变形的柔性弹性热调节器。通过调整交联密度，LCE 泡沫表现出 121% 的高驱动应变，在向列相-各向同性相变温度 ( T NI ) 以下具有柔韧性，在T NI以上具有超弹性。LM 的加入可在 60°C 的宽工作温度范围内实现 3.8 的高热阻开关比，并具有良好的循环稳定性。这一特征源于内部LM网络的破碎和重组以及胶层厚度的延长和缩短的协同效应。此外，我们利用光热集成热控制制造了“网格窗”，在180 mW/cm 2的光强度下实现了13.7°C的卓越供热，在1200 mW/cm 2的光强度下实现了43.4°C的热保护。该方法满足多模式智能温度控制热调节材料的机械柔软度要求。
更新日期：2023-11-27
中文翻译：
灵活弹性热调节器，实现多模式智能控温
作为非线性热器件，热调节器可以智能地响应温度并通过传热能力的变化来控制热流，从而无需外部干预即可降低能耗。然而，目前基于高质量晶体结构转变的热调节器本质上是刚性的，这可能会在机械应变下导致结构损坏和功能故障；此外，它们很难集成到新兴的软电子平台中。在这项研究中，我们开发了一种基于液晶弹性体/液态金属（LCE/LM）复合泡沫的可逆热致变形的柔性弹性热调节器。通过调整交联密度，LCE 泡沫表现出 121% 的高驱动应变，在向列相-各向同性相变温度 ( T NI ) 以下具有柔韧性，在T NI以上具有超弹性。LM 的加入可在 60°C 的宽工作温度范围内实现 3.8 的高热阻开关比，并具有良好的循环稳定性。这一特征源于内部LM网络的破碎和重组以及胶层厚度的延长和缩短的协同效应。此外，我们利用光热集成热控制制造了“网格窗”，在180 mW/cm 2的光强度下实现了13.7°C的卓越供热，在1200 mW/cm 2的光强度下实现了43.4°C的热保护。该方法满足多模式智能温度控制热调节材料的机械柔软度要求。
京公网安备 11010802027423号