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【引言】

 

自修復(fù)聚合物是一系列近年來越來越受到科學(xué)界和工業(yè)界關(guān)注的生物仿生材料，這種材料模仿生物損傷自修復(fù)的機(jī)理在材料內(nèi)部實(shí)現(xiàn)修復(fù)功能。一般來說，自修復(fù)材料的修復(fù)機(jī)制建立在可逆鍵合如氫鍵和雙硫鍵，然而依靠這一機(jī)理的材料要求較為復(fù)雜的微觀-分子設(shè)計(jì)和合成過程。與此不同，形狀記憶輔助自修復(fù)則是探索將熱塑性形狀記憶聚合物基質(zhì)材料與修復(fù)劑進(jìn)行結(jié)合從而形成新型自修復(fù)系統(tǒng)。近年來，關(guān)于形狀記憶輔助的導(dǎo)電復(fù)合材料的研究日益受到關(guān)注，比如由碳納米管等組成的導(dǎo)電納米骨架與聚合物的結(jié)合可以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)交聯(lián)水凝膠，該種凝膠具有優(yōu)異的拉伸能力，可以作為柔性電子器件的基礎(chǔ)材料。盡管關(guān)于形狀記憶輔助自修復(fù)的研究已經(jīng)持續(xù)了很多年，然而關(guān)于如何修復(fù)基于形狀記憶的導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電性的相關(guān)研究卻甚少報(bào)道。

 

【成果簡(jiǎn)介】

 

近期，香港理工大學(xué)的胡金蓮教授和廣東工業(yè)大學(xué)的羅洪盛等人將銀納米線與環(huán)氧樹脂進(jìn)行結(jié)合，成功合成了具有多刺激觸發(fā)自修復(fù)效應(yīng)的復(fù)合導(dǎo)電材料并基于此制備了新型可拉伸電極，這一材料在電和熱刺激下可實(shí)現(xiàn)表面裂痕修復(fù)功能。一般電極材料表面出現(xiàn)裂痕容易損傷電極的導(dǎo)電性能，而研究人員利用可拉伸性能和形狀記憶效應(yīng)將應(yīng)變能預(yù)先儲(chǔ)存到材料中，在熱刺激下，與裂痕垂直取向的應(yīng)變能能夠被釋放，驅(qū)動(dòng)裂痕修復(fù)，進(jìn)而大大提高材料導(dǎo)電性的修復(fù)效率。相關(guān)成果以題為相關(guān)成果以題為“Shape Memory-Enhanced Electrical Self-Healing of Stretchable Electrodes”發(fā)表在Applied Sciences-Basel上。

 

【圖文導(dǎo)讀】

 

a. 形狀記憶增強(qiáng)自修復(fù)電極的示意圖；

 

b. 電極橫截面的掃描電鏡圖像；

 

c. 銀納米線負(fù)載物的表面電阻；

 

d. 微觀裂痕的表面形貌掃描電鏡圖像。

 

a. 無裂痕樣品的電流-時(shí)間關(guān)系；

 

b. 存在裂痕樣品在修復(fù)過程中的電流-時(shí)間關(guān)系；

 

c. 預(yù)拉伸程度與修復(fù)效率的關(guān)系；

 

d-f. 不同拉伸程度下的表面修復(fù)形貌的掃描電鏡圖像（80℃觸發(fā)10分鐘）。

 

a. 不同預(yù)拉伸狀態(tài)下無裂痕樣品的拉曼光譜；

 

b. 無預(yù)拉伸的裂痕狀態(tài)以及修復(fù)狀態(tài)的拉曼光譜；

 

c. 預(yù)拉伸的裂痕狀態(tài)以及修復(fù)狀態(tài)的拉曼光譜；

 

d. 形狀記憶增強(qiáng)的自修復(fù)的數(shù)碼照片。

 

【小結(jié)】

 

本研究報(bào)道了負(fù)載有銀納米線的新型可拉伸電極，通過預(yù)先進(jìn)行基于熱-機(jī)械形狀記憶的程序化拉伸可以提高電極材料的自修復(fù)能力，修復(fù)效率從13.4%可提升到63%。應(yīng)變能的釋放能夠輔助裂痕愈合，從而增強(qiáng)修復(fù)效應(yīng)這項(xiàng)研究為如何優(yōu)化導(dǎo)電復(fù)合材料的形狀記憶行為并進(jìn)一步應(yīng)用到柔性電子器件中奠定了基礎(chǔ)。

 

文獻(xiàn)鏈接：Shape Memory-Enhanced Electrical Self-Healing of Stretchable Electrodes（Appl. Sci., 2018, DOI: 10.3390/app8030392）