PVB应用领域之具有自动修复功能的电子材料

研究人员已经研发了一种柔韧的电子材料，这种材料即使在多次断裂后也可以自愈合，并具有许多修复功能。这里展示的材料被割成两部分，自愈合后的材料仍然能够被拉伸和承重。

电子材料发展制约

现有的电子材料已经成为柔韧电子技术发展的一个主要的绊脚石，因为现有的材料在断裂和再次愈合后的性能会变得不再良好。而由一个国际团队研发的新型电子材料，即使多次断裂损坏后也能够自动愈合其所有功能。这种材料可以提高可便携式电子产品的持久性。

“可便携式和可弯曲电子产品会随着使用时间的延长而产生机械变形，这就可能会破坏或损坏这些电子产品，”王庆说，他是宾州州立大学材料科学与工程学院的教授。“我们想找到一种电子材料，即使它在受到多次断裂损坏后也能够修复自身的所有功能。”

自愈型材料

    自愈型材料，即在经受物理变形如被切成两半等情况后，也能够在几乎没有外界干扰影响下自然修复自己。

在过去，研究人员已经能够研发一些自愈型材料，可以在损坏后修复一部分功能，然而，能够修复一系列功能的材料才是研发有效的可便携式电子产品的关键。例如，如果一个介电材料在自愈后仍保持其电阻率，但它的导热性未能恢复，那这可能会使电子产品存在过热的风险。

新的研究成果

    王和他的团队所研发的材料，能够修复作为便携式电子产品介质所需的所有性能，机械强度、以防止强电振动的断裂强度、电阻率、热导率和电介质或绝缘率等性能。他们把这项研究已经在线发表在了《先进功能材料AdvancedFunctional Materials》杂志上。

王说

    大多数自愈型材料是软的或“口香糖类型”，但他和他的同事们研发的材料相比较更结实。他的团队将氮化硼纳米片加入到一个高分子聚合物基材料上。像石墨、氮化硼纳米片是二维的，但与导电的石墨烯不同，这种材料具有绝缘和保护性能。

大多数关于自愈型电子材料的研究都集中在材料的电导率上，而电介质性能被忽略了。我们在电路中需要导电元件，但我们也需要微电子的绝缘和保护性能。

原理揭示

    这种材料之所以能够自我愈合，是因为氮化硼纳米片之间利用氢键基团互相连接，并在表面进行功能化自愈合。当两片放置得非常接近时，两个键合的元件之间会自然产生静电引力，这会牵引它们相互靠近。当氢键修复连接时，两个元件就会“愈合”。根据添加到聚合物中的氮化硼纳米片的比例，这种自愈可能需要额外的热量或压力，但某些形式的新材料，当彼此靠近放置时，可以在室温下自我愈合。

    不像其它利用氢键连接的可修复材料，氮化硼纳米片具有透水性能差。这意味着使用该介电材料的设备可以在湿度高的环境下，如在淋浴或在海滩上有效工作。

宾州州立大学和哈尔滨工业大学Wang.Lixin Xing说，“这是第一次，已经研发的自愈型材料可以在多次断裂后能够修复多种性能，并且我们可以看到，这在多个应用中都是非常有使用

价值的”。来自宾州州立大学的 Qi Li, Guangzu Zhang，Xiaoshan Zhang 和 Feihua Liu，以及来自哈尔滨工业大学的Li Liu和 Yudong Huang也参与了这项研究。

这项研究获得了国家留学基金委的支持。

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