《ACS nano》：断裂伸长率高达30000％的自修复柔性电子材料

　　柔性电子材料由于可以适应人体的弯曲结构，有望用于实现智能医疗监控，甚至改变人机交互的方式。目前，柔性电子材料已用于很多智能系统，包括电子皮肤、软机器人和可穿戴设备。然而，当前制造出能够满足各种高级应用中复杂要求的材料仍然是一个挑战，包括导电性、粘附性、自我修复、柔性、可印刷和良好机械性能等等。

　　丹麦科技大学Alireza Dolatshahi-Pirouz教授等人提出了一种基于埃洛石纳米管（HNT）和聚多巴胺（PDA）的简便两步法，通过纳米管排列和贻贝启发化学所制备的柔性复合材料的电导率增加了3倍，机械强度增加了20倍，能量耗散增加了7倍。同时，该复合材料可伸长至其原始长度的30000％，在600％应变后仍保持其导电性能，且在几秒钟内可自我修复，并显示出应变敏感性。此外，该柔性电子材料是可3D打印的，因此在定制可穿戴电子设备领域具有很大的应用前景。该研究以题为“Soft Electronic Materials with Combinatorial Properties Generated via Mussel-Inspired Chemistry and Halloysite Nanotube Reinforcement”的论文发表在《ACS nano》上。

　　本文亮点：

　　（1）作者报道了一种简单而通用的方法，制备一种新型柔性电子材料（CareGum）。作者将HNT涂上PDA，并与铁离子一起嵌入聚乙烯醇基的聚合物中。它由带负电的聚合物基质组成，该基质通过定向排列的纳米管形成了可渗透离子传导的导电网络，因此具有离子导电性、高粘合性、可重构性和粘弹性。

　　（2）优化设计的CareGum还能以100％的效率展现出机电自修复功能，并且可以延伸至其原始长度的30000％，远远超过了目前的记录。它的形状重构能力与自我修复性能容易让人联想到天然组织，因此可用于软机器人的生产。

　　（3）作者将CareGum用于可穿戴的电子纺织品，来精确监控低振幅和高振幅的人类活动，包括关节、肌肉和复杂的机械动作。作者还尝试通过在纺织品袖子上以“量身定制”的方式3D打印CareGum，以生产具有人体运动感应能力的电子产品。

　　CareGum不仅解决了材料科学领域的挑战，还有望在生物医学工程、聚合物科学、电子学和软机器人领域得到广泛应用。

　　原文链接：

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c09204

　　来源：高分子科学前沿

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发布时间：2021-05-24 15:39:56 来源：头条网