The fabrication of a foldable, compact liquid crystal actuator based on oxetane reactive monomers is reported. The free-standing liquid crystal network films are optically clear, flexible, and have easily tunable anisotropic thermal and mechanical properties. The oxetane liquid crystal networks demonstrate excellent one-way shape memory properties, with good temporary shape fixation and complete shape recovery. In addition, the flexible polyether backbone of the oxetane liquid crystal networks results in large two-way bending actuation, with the actuators showing rotation inversion and making multiple rotations. Both actuation mechanisms could be combined to form actuators that can be temporarily folded before fully recovering to their original shape prior to use. As a result, the oxetane liquid crystal networks have great potential as foldable, compact actuators.
REFERENCES
1.
L.
Hu
, Q.
Zhang
, X.
Li
, and M. J.
Serpe
, Mater. Horiz.
6
, 1774
(2019
). 2.
H.
Yousefi
, H. M.
Su
, S. M.
Imani
, K.
Alkhaldi
, C. D.
Filipe
, and T. F.
Didar
, ACS Sens.
4
, 808
(2019
). 3.
S.
Wang
and M. W.
Urban
, Nat. Rev. Mater.
5
, 562
(2020
). 4.
S.
Gao
, G.
Tang
, D.
Hua
, R.
Xiong
, J.
Han
, S.
Jiang
, Q.
Zhang
, and C.
Huang
, J. Mater. Chem. B
7
, 709
(2019
). 5.
Z.
Shen
, F.
Chen
, X.
Zhu
, K. T.
Yong
, and G.
Gu
, J. Mater. Chem. B
8
, 8972
(2020
). 6.
S.
Ma
, X.
Li
, S.
Huang
, J.
Hu
, and H.
Yu
, Angew. Chem. Int. Ed.
58
, 2655
(2019
). 7.
X.
Li
, S.
Ma
, J.
Hu
, Y.
Ni
, Z.
Lin
, and H.
Yu
, J. Mater. Chem. C
7
, 622
(2019
). 8.
H.
Khandelwal
, A. P. H. J.
Schenning
, and M. G.
Debije
, Adv. Energy Mater.
7
, 1602209
(2017
). 9.
A. J. J.
Kragt
, I. P. M.
van Gessel
, A. P. H. J.
Schenning
, and D. J.
Broer
, Adv. Opt. Mater.
7
, 1901103
(2019
). 10.
P. V.
Shibaev
, D.
Chiappetta
, R. L.
Sanford
, P.
Palffy-muhoray
, M.
Moreira
, W.
Cao
, and M. M.
Green
, Macromolecules
39
, 3986
(2006
). 11.
N.
Herzer
, H.
Guneysu
, D. J. D.
Davies
, D.
Yildirim
, A. R.
Vaccaro
, D. J.
Broer
, C. W. M.
Bastiaansen
, and A. P. H. J.
Schenning
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 7608
(2012
). 12.
Y.
Foelen
, D. A. C.
van der Heijden
, M.
Del Pozo
, J.
Lub
, C. W. M.
Bastiaansen
, and A. P. H. J.
Schenning
, ACS Appl. Mater. Interfaces
12
, 16896
(2020
). 13.
K. M.
Lee
, T. J.
Bunning
, and T. J.
White
, Adv. Mater.
24
, 2839
(2012
). 14.
G. N.
Mol
, K. D.
Harris
, C. W. M.
Bastiaansen
, and D. J.
Broer
, Adv. Funct. Mater.
15
, 1155
(2005
). 15.
C. L.
van Oosten
, C. W. M.
Bastiaansen
, and D. J.
Broer
, Nat. Mater.
8
, 677
(2009
). 16.
A.
Ryabchun
, F.
Lancia
, A.
Nguindjel
, and N.
Katsonis
, Soft Matter
13
, 8070
(2017
). 17.
J. A. H. P.
Sol
, A. R.
Peeketi
, N.
Vyas
, A. P. H. J.
Schenning
, R. K.
Annabattula
, and M. G.
Debije
, Chem. Commun.
55
, 1726
(2019
). 18.
M.
Pilz da Cunha
, A. R.
Peeketi
, K.
Mehta
, D. J.
Broer
, R. K.
Annabattula
, P. H. J.
Schenning
, and M. G.
Debije
, Chem. Commun.
55
, 11029
(2019
). 19.
Z. C.
Jiang
, Y. Y.
Xiao
, X.
Tong
, and Y.
Zhao
, Angew. Chem. Int. Ed.
58
, 5332
(2019
). 20.
Y.
Wu
, Y.
Yang
, X.
Qian
, Q.
Chen
, Y.
Wei
, and Y.
Ji
, Angew. Chem. Int. Ed.
59
, 4778
(2020
). 21.
H.
Zeng
, H.
Zhang
, O.
Ikkala
, and A.
Priimagi
, Matter
2
, 194
(2020
). 22.
M.
Warner
, C. D.
Modes
, and D.
Corbett
, Proc. R. Soc. A
466
, 2975
(2010
).23.
T.
Ikeda
, J. I.
Mamiya
, and Y.
Yu
, Angew. Chem. Int. Ed.
46
, 506
(2007
). 24.
V.
Cresta
, G.
Romano
, A.
Kolpak
, B.
Zalar
, and V.
Domenici
, Polymers
10
, 773
(2018
). 25.
F.
Greco
, V.
Domenici
, T.
Assaf
, S.
Romiti
, and V.
Mattoli
, in Proceedings of the IEEE RAS EMBS International Conference on Biomedical Robotic Biomechatronics
(IEEE
, 2012
), p. 646
.26.
T. J.
White
and D. J.
Broer
, Nat. Mater.
14
, 1087
(2015
). 27.
R. A. M.
Hikmet
, J.
Lub
, and J. A.
Higgins
, Polymer
34
, 1736
(1993
). 28.
J.
Lub
, A.
Omenat
, A.
Ruiz-Melo
, and M. C.
Artal
, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol. Sect. A
307
, 111
(1997
). 29.
J.
Lub
, D. J.
Broer
, and J. F.
Allan
, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol. Sect. A
332
, 259
(1999
). 30.
H. T. A.
Wilderbeek
, M. G. M.
Van Der Meer
, M. A. G.
Jansen
, L.
Nelissen
, H. R.
Fischer
, J. J. G. S.
Van Es
, C. W. M.
Bastiaansen
, J.
Lub
, and D. J.
Broer
, Liq. Cryst.
30
, 93
(2003
). 31.
D. J.
Broer
, J.
Lub
, and G. N.
Mol
, Macromolecules
26
, 1244
(1993
). 32.
S.
Jahromi
, J.
Lub
, and G. N.
Mol
, Polymer
35
, 622
(1994
). 33.
J.
Lub
, V.
Recaj
, L.
Puig
, P.
Forcén
, and C.
Luengo
, Liq. Cryst.
31
, 1627
(2004
). 34.
B. M. I.
Van Der Zande
, S. J.
Roosendaal
, C.
Doornkamp
, J.
Steenbakkers
, and J.
Lub
, Adv. Funct. Mater.
16
, 791
(2006
). 35.
D. C.
Hoekstra
, A. P. H. J.
Schenning
, and M. G.
Debije
, Soft Matter
16
, 5106
(2020
). 36.
D. C.
Hoekstra
, K.
Nickmans
, J.
Lub
, M. G.
Debije
, and A. P. H. J.
Schenning
, ACS Appl. Mater. Interfaces
11
, 7423
(2019
). 37.
A.
Bandyopadhyay
, P. K.
Valavala
, T. C.
Clancy
, K. E.
Wise
, and G. M.
Odegard
, Polymer
52
, 2445
(2011
). 38.
H. M. J.
Boots
, J. G.
Kloosterboer
, G. M. M.
van de Hei
, and R. B.
Pandey
, Br. Polym. J.
17
, 219
(1985
). 39.
J.
Bastide
and L.
Leibler
, Macromolecules
21
, 2647
(1988
). 40.
A. R.
Kannurpatti
, J. W.
Anseth
, and C. N.
Bowman
, Polymer
39
, 2507
(1998
). 41.
R. A. M.
Hikmet
and D. J.
Broer
, Polymer
32
, 1627
(1991
). 42.
Y.
Sawa
, K.
Urayama
, T.
Takigawa
, A.
Desimone
, and L.
Teresi
, Macromolecules
43
, 4362
(2010
). 43.
L. T.
de Haan
, C.
Sánchez-Somolinos
, C. M. W.
Bastiaansen
, A. P. H. J.
Schenning
, and D. J.
Broer
, Angew. Chem.
124
, 12637
(2012
). 44.
L. T.
de Haan
, V.
Gimenez-Pinto
, A.
Konya
, T. S.
Nguyen
, J. M. N.
Verjans
, C.
Sánchez-Somolinos
, J. V.
Selinger
, R. L. B.
Selinger
, D. J.
Broer
, and A. P. H. J.
Schenning
, Adv. Funct. Mater.
24
, 1251
(2014
). © 2021 Author(s).
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
