研究人員已經研發了一種柔韌的電子材料，這種材料即使在多次斷裂后也可以自愈合，并具有許多修復功能。這里展示的材料被割成兩部分，自愈合后的材料仍然能夠被拉伸和承重。

電子材料發展制約

現有的電子材料已經成為柔韌電子技術發展的一個主要的絆腳石，因為現有的材料在斷裂和再次愈合后的性能會變得不再良好。而由一個國際團隊研發的新型電子材料，即使多次斷裂損壞后也能夠自動愈合其所有功能。這種材料可以提高可便攜式電子產品的持久性。

“可便攜式和可彎曲電子產品會隨著使用時間的延長而產生機械變形，這就可能會破壞或損壞這些電子產品，”王慶說，他是賓州州立大學材料科學與工程學院的教授。“我們想找到一種電子材料，即使它在受到多次斷裂損壞后也能夠修復自身的所有功能。”

自愈型材料

    自愈型材料，即在經受物理變形如被切成兩半等情況后，也能夠在幾乎沒有外界干擾影響下自然修復自己。

在過去，研究人員已經能夠研發一些自愈型材料，可以在損壞后修復一部分功能，然而，能夠修復一系列功能的材料才是研發有效的可便攜式電子產品的關鍵。例如，如果一個介電材料在自愈后仍保持其電阻率，但它的導熱性未能恢復，那這可能會使電子產品存在過熱的風險。

新的研究成果

    王和他的團隊所研發的材料，能夠修復作為便攜式電子產品介質所需的所有性能，機械強度、以防止強電振動的斷裂強度、電阻率、熱導率和電介質或絕緣率等性能。他們把這項研究已經在線發表在了《先進功能材料AdvancedFunctional Materials》雜志上。

王說

    大多數自愈型材料是軟的或“口香糖類型”，但他和他的同事們研發的材料相比較更結實。他的團隊將氮化硼納米片加入到一個高分子聚合物基材料上。像石墨、氮化硼納米片是二維的，但與導電的石墨烯不同，這種材料具有絕緣和保護性能。

大多數關于自愈型電子材料的研究都集中在材料的電導率上，而電介質性能被忽略了。我們在電路中需要導電元件，但我們也需要微電子的絕緣和保護性能。

原理揭示

    這種材料之所以能夠自我愈合，是因為氮化硼納米片之間利用氫鍵基團互相連接，并在表面進行功能化自愈合。當兩片放置得非常接近時，兩個鍵合的元件之間會自然產生靜電引力，這會牽引它們相互靠近。當氫鍵修復連接時，兩個元件就會“愈合”。根據添加到聚合物中的氮化硼納米片的比例，這種自愈可能需要額外的熱量或壓力，但某些形式的新材料，當彼此靠近放置時，可以在室溫下自我愈合。

    不像其它利用氫鍵連接的可修復材料，氮化硼納米片具有透水性能差。這意味著使用該介電材料的設備可以在濕度高的環境下，如在淋浴或在海灘上有效工作。

賓州州立大學和哈爾濱工業大學Wang.Lixin Xing說，“這是第一次，已經研發的自愈型材料可以在多次斷裂后能夠修復多種性能，并且我們可以看到，這在多個應用中都是非常有使用

價值的”。來自賓州州立大學的 Qi Li, Guangzu Zhang，Xiaoshan Zhang 和 Feihua Liu，以及來自哈爾濱工業大學的Li Liu和 Yudong Huang也參與了這項研究。

這項研究獲得了國家留學基金委的支持。

文章出自m.2182820.com轉正請保留