合肥工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊近日成功研制出兼具自修復(fù)性、高導(dǎo)電性以及優(yōu)異抗拉伸性和電機(jī)械穩(wěn)定性的彈性導(dǎo)體材料。
可拉伸電子器件在可穿戴電子器件、柔性能源和仿生器件等新興領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，目前，如何使拉伸導(dǎo)體在大拉伸形變條件下保持優(yōu)異的電機(jī)械穩(wěn)定性是該領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。
針對這一難題，該校化學(xué)與化工學(xué)院從懷萍教授研究組和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授研究團(tuán)隊合作，首次提出將金屬納米結(jié)構(gòu)三維組裝導(dǎo)電骨架與金屬——硫配位鍵引入到彈性聚合物凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的設(shè)計理念，成功研制出兼具自修復(fù)性、高導(dǎo)電性和電機(jī)械穩(wěn)定性以及優(yōu)異抗拉伸性能的新型彈性導(dǎo)體材料。
這種基于納米、微米、宏觀尺度的多級次等級有序結(jié)構(gòu)，以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中聚合物鏈和銀納米線之間強(qiáng)相互作用，所構(gòu)筑的彈性復(fù)合材料，能夠通過自身蜂窩結(jié)構(gòu)形變和應(yīng)力在整個網(wǎng)絡(luò)中均勻分散，從而避免單一結(jié)構(gòu)受力，形成了可有效地弛豫外力和耗散斷裂能的協(xié)同機(jī)制。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該彈性導(dǎo)體表現(xiàn)出媲美銀納米線氣凝膠的高導(dǎo)電性(93s/cm)、超高的拉伸形變能力(800%)以及優(yōu)異的電機(jī)械穩(wěn)定性和抗疲勞能力。其在100%拉伸應(yīng)變下，電阻變化僅為20%，在100%——800%應(yīng)變下循環(huán)拉伸500圈，其不可逆電阻變化可以忽略。此外，該材料表現(xiàn)出快速而高效的愈合能力。在近紅外光誘導(dǎo)下，該材料在室溫條件下1分鐘內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)自愈合。
據(jù)介紹，這一成果為研制具有優(yōu)越力學(xué)、電學(xué)性能的可修復(fù)抗拉伸導(dǎo)體材料設(shè)計和構(gòu)筑提供了新思路，所制備的材料在柔性、可拉伸電子設(shè)備領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
