在最近几十年,液晶材料得到了越来越多的关注,尤其是液晶弹性体材料既具有液晶的各向异性,同时也兼有聚合物网络的橡胶弹性,被广泛应用于人造肌肉、光电材料、非线性光学材料、微型泵等方面。本论文利用原位聚合、硅氢加成、硫烯点击等方法制备了多种液晶高分子材料,分别对这些材料的各向异性导热性能及刺激响应运动模式调控方法进行了深入的研究,探讨了这些材料在多种领域的应用潜力。液晶聚合物表现出自发的局部各向异性,是一种理想的各向异性导热材料,前人的研究方向大多集中于利用液晶聚合物来制备各向异性液晶聚合物膜或者对液晶单体进行配向再得到各向异性的液晶聚合物膜。然而前者的取向效果较差,导热效果一般,后者的研究大多数局限于面向配向,与电子设备的散热方向不一致。为了解决前人工作的不足之处,本论文通过交流电场对小分子液晶单体垂直配向,获得较为理想的单畴取向,然后光引发聚合/交联,获得垂直取向的液晶高分子导热薄膜。本论文设计并合成了硫烯类尾接型液晶单体T6E5和丙烯酸酯类腰接型液晶单体A444,利用高频交流电使得填入液晶盒中的液晶小分子实现垂直取向,并在紫外光诱导下原位聚合,制备出主链尾接型液晶聚合物膜xMELCP和侧链腰接型液晶聚合物膜xSSLCP,并利用偏光显微镜和二维广角X射线散射确认了这两种薄膜中的分子主链都是沿着薄膜的法线方向有序排列的。通过激光闪光法(LFA)的测试,发现这两种液晶聚合物膜在膜法线方向的热导率都明显高于沿水平方向的热导率,尤其是主链尾接型xMELCP膜显示出最高的各向异性热导率(λ∥=2.439±0.025W·m-1·K-1,λ∥/λ⊥ = 11.6),这意味着材料在电子设备导热等领域有着潜在的应用前景。液晶弹性体可以在多种外界刺激下实现相态变化,进而影响液晶分子结构或有序排序,并进一步改变整个材料的宏观形状,这种独特的可逆形变性能使得液晶弹性体材料在机械传动装置、人造器官、智能表面、微型机器人等方面具有潜在应用价值。但是,绝大部分的传统液晶弹性体材料都是利用单一的外界刺激来实现一种特定的形变,而关于具有多重刺激-响应性能的液晶弹性体材料的研究却少之又少,这也限制了液晶弹性体材料在实际中的应用前景。本论文将热致的液晶相变作用,偶氮的顺反异构化作用和碳纳米管的光热效应整合到一个偶氮液晶弹性体材料体系中,制备出一种能够对热/紫外光/近红外光三种不同的刺激都产生响应的复合材料。本论文设计并合成了液晶单体V444和偶氮液晶单体A44V6,并利用Finkelmann的两步交联工艺制备出了含有1wt%单壁碳纳米管的聚硅氧烷偶氮液晶弹性体SWCNT/PMHS-V444-A44V6,研究了在三种不同的外部刺激(热,紫外光,近红外光)下这种复合膜的响应行为。这种SWCNT/PMHS-V444-A44V6复合膜可以在加热/冷却循环下实现可逆的收缩/延伸变形,可以在紫外光(UV)照射下产生一种三维变形(弯曲)。不同的是,这种SWCNT/PMHS-V444-A44V6复合膜在长波波长的近红外光(NIR)照射下发生的是收缩形变而非弯曲,这意味着可以通过改变光波长(UV、NIR)来调节材料不同形状之间的转换(弯曲、收缩),这使得这种液晶弹性体材料在控制装置和逻辑门装置中等方面有潜在的应用价值。偶氮苯的顺反异构变化可以影响液晶基元的取向,在反式结构状态下,偶氮苯分子倾向于形成各向异性相,而相反的是,在顺式结构状态下,偶氮苯分子会弯曲,分子的有序排列会被破坏掉,从而导致各向同性相的形成。绝大多数前人的报道中光响应聚硅氧烷偶氮液晶聚合物都是利用铂催化剂通过硅氢加成反应将液晶基元嫁接到聚硅氧烷骨架上。然而,传统硅氢加成反应存在着嫁接的比例不受控制,铂催化剂太贵等一系列问题,极大地限制了聚硅氧烷偶氮液晶聚合物的应用。为了克服这些不足之处,本论文利用了每个单元都有一个巯基的聚硅氧烷PMMS来替代了传统的聚硅氧烷PMHS,并通过一种连续的硫烯点击方法将腰接型偶氮液晶单体A44V6接枝到聚硅氧烷(PMMS)的骨架上,制备出了一种新的聚硅氧烷偶氮液晶聚合物材料PMMS-A44V6。借助核磁共振氢谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC),验证得到了纯度较高的液晶聚合物PMMS-A44V6;利用热重量分析法(TGA)和差示扫描量热法(DSC)对液晶聚合物PMMS-A44V6的热学性质进行了研究;通过小角广角X射线散射(WAXS)、偏光显微镜(POM)详细地研究了聚合物PMMS-A44V6的液晶性质、光响应行为和相变动力学。研究发现在偶氮苯的反式-顺式异构化作用下,PMMS-A44V6在紫外线照射下在其向列相中可以发生各向同性化。各向同性过程最开始是以约-6.5×105强度/秒的速率的线性衰减的,并且最终以指数衰减的方式完成整个各向同性过程,并形成顺式偶氮苯结构。此外,PMMS-A44V6在紫外光照射下的响应行为可以在较低温度范围(30℃～75℃)内进行,这使得这种偶氮液晶聚合物材料在控制装置等方面有潜在的应用价值。在自然界中,藤蔓植物可以在多种大气条件影响下实现两种运动模式:弯曲和手性扭曲(螺旋卷曲)运动。通过对这些生物学机制的研究,科学家开发了许多植物仿生材料,然而,所有前人报道的软驱动器材料都不能完全模地模拟植物卷须运动,即不仅可以实现弯曲,而且可以在同一个材料上实现手性扭曲(左旋和右旋)。为了解决这些问题,本论文合成一种聚硅氧烷偶氮液晶弹性体膜材料,能够在两种不同外部刺激下进行可逆弯曲和手性扭曲运动来模仿真实植物卷须的运动模式。本论文设计并合成了液晶单体V444、偶氮液晶单体A44V6以及有机克酮酸染料YHD796,并利用Finkelmann的两步交联工艺制备出了一种双层双组分聚硅氧烷偶氮液晶弹性体膜,研究了这种复合膜在两种不同波长光刺激(紫外光,近红外光)下的响应行为。这种双层复合膜在紫外光刺激下发生可逆的弯曲形变,而在近红外光照下发生可逆的手性扭曲形变,也就是说这种复合膜可以独立地模仿植物卷须的运动模式:不仅可以弯曲而且可以进行手性扭曲。这是第一例能够在具有不同波长范围(UV对NIR)的两个光源的照射下执行两种不同的可逆3D变换(弯曲与手性扭曲)的软驱动器材料,在控制装置和仿生装置等方面具有潜在的应用前景。目前大多数实验室制备出的超疏水表面膜往往工艺复杂、微观结构的牢固较差,而且大多数膜形态固定,无法实现超亲水和超疏水之间的有效转换。为了克服这些不足之处,本论文利用不同的模具制备出多种可以实现粗糙度可逆变化的液晶弹性体膜材料。本论文利用Finkelmann的两步交联工艺制备出了一系列具有不同表面微观结构的类荷叶聚硅氧烷偶氮液晶弹性体膜,利用SEM观察到不同的膜表面的微观结构以及其粗糙程度,并测试了这一系列液晶弹性体膜在热刺激下表面结构的变化情况。研究发现,利用硬币为阴模制备出的液晶弹性体膜可以实现宏观上凹凸不平到平整光滑的表面结构变化,并且这种变化是完全可逆的。这些类荷叶聚硅氧烷偶氮液晶弹性体膜在自清洁等领域具有潜在的应用前景。