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合肥工业大学研发自修复超级可伸缩弹性导体新材料

文章来源：未知更新时间：2018-08-01 09:21:10

据报道，近日，合肥工业大学科研团队，采用金属纳米线的有序组装等创新方法成功研制出兼具自修复性、高导电性以及优异抗拉伸性和电机械稳定性的弹性导体材料。相关成果发表在英国《自然?通讯》上。

可拉伸电子器件在可穿戴电子器件、柔性能源和仿生器件等新兴领域具有重要应用，目前，如何使拉伸导体在大拉伸形变条件下保持优异的电机械稳定性是该领域面临的重大挑战。

针对这一难题，该校化学与化工学院从怀萍教授研究组和中国科学技术大学俞书宏教授研究团队合作，首次提出将金属纳米结构三维组装导电骨架与金属-硫配位键引入到弹性聚合物凝胶网络结构中的设计理念，在经取向冷冻干燥技术制备的具有高度有序蜂窝结构的三维银纳米线气凝胶中进行原位聚合N-异丙基丙烯酰胺，成功研制出兼具自修复性、高导电性和电机械稳定性以及优异抗拉伸性能的新型弹性导体材料。

这种基于纳米、微米、宏观尺度的多级次等级有序结构，以及网络结构中聚合物链和银纳米线之间强相互作用，所构筑的弹性复合材料能够通过自身蜂窝结构形变和应力在整个网络中均匀分散，从而避免单一结构受力，形成了可有效地弛豫外力和耗散断裂能的协同机制。实验结果表明，该弹性导体表现出媲美银纳米线气凝胶的高导电性（93 S/cm）、超高的拉伸形变能力（800%）以及优异的电机械稳定性和抗疲劳能力。其在100%拉伸应变下，电阻变化仅20%，在100%-800%应变下循环拉伸500圈，其不可逆电阻变化可以忽略。此外，由于动态可逆银-硫键的巧妙设计，该弹性导体材料表现出快速而高效的愈合能力。在近红外光诱导下，该材料在室温条件下1分钟内即可实现自愈合，愈合效率高达93%。同时，愈合后的材料仍然保持了优异的导电性能、机械性能和电机械稳定性。

据介绍，这一成果为研制具有优越力学、电学性能的可修复抗拉伸导体材料设计和构筑提供了新思路，所制备的材料在柔性、可拉伸电子设备领域具有广泛的应用前景。

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