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合肥工業(yè)大學(xué)研發(fā)自修復(fù)超級(jí)可伸縮彈性導(dǎo)體新材料
文章來(lái)源：未知 更新時(shí)間：2018-08-01 09:21:10
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據(jù)報(bào)道，近日，合肥工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，采用金屬納米線的有序組裝等創(chuàng)新方法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。相關(guān)成果發(fā)表在英國(guó)《自然?通訊》上。
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(duì)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏教授研究團(tuán)隊(duì)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(jì)理念，在經(jīng)取向冷凍干燥技術(shù)制備的具有高度有序蜂窩結(jié)構(gòu)的三維銀納米線氣凝膠中進(jìn)行原位聚合N-異丙基丙烯酰胺，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(jí)次等級(jí)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(guò)自身蜂窩結(jié)構(gòu)形變和應(yīng)力在整個(gè)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（93 S/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，由于動(dòng)態(tài)可逆銀-硫鍵的巧妙設(shè)計(jì)，該彈性導(dǎo)體材料表現(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，愈合效率高達(dá)93%。同時(shí)，愈合后的材料仍然保持了優(yōu)異的導(dǎo)電性能、機(jī)械性能和電機(jī)械穩(wěn)定性。
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(jì)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。 |
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