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  介電驅動器因其柔軟性，高能量密度，無聲操作等優點被認為是最有前途的軟驅動器。介電驅動器容易磨損或在高電場下部分損壞，導致整個器件功能喪失。將自修復功能引入到驅動器有利于延長其使用壽命和安全性。目前，研究者主要嘗試將自愈合引入到介電驅動器，但大多數專注于電極或介電層單一修復。驅動器功能性的恢復需要器件的整體自愈合。因此，在介電驅動器中，實現器件的整體自愈合以及保持界面良好的相容性是亟需解決的一大難題。

  為了提高介電驅動器的可靠性，李承輝教授課題組通過對聚合物分子結構的設計，合成了具有自修復性質的聚二甲基硅氧烷/聚苯胺聚合物（PDMS-PANI_n）。通過調節聚苯胺的含量，得到了具有自修復性質的介電彈性體和導電彈性體，分別作為驅動器的介電層和導電層(圖1)。由于電極和介電層具有相同的聚合物基體，因此聚合物鏈可以沿著電極和介電層以及受損面界面有效擴散，從而確保了器件的完整性。

圖1自修復聚合物的結構設計

  作者分別使用PDMS-PANI_2.5介電彈性體和PDMS-PANI₂₀導電彈性體組裝成PDMS-AN-ANE驅動器器件（圖2）。SEM圖和元素mapping圖顯示了該器件具有模糊的三明治結構并且可以觀察到介電層和電極層在界面處互穿，暗示了介電層和導電層具有良好的相容性，這有利于器件的整體自愈合。

圖2具有三明治結構的驅動器器件(a)側視圖和(b)渲染的SEM圖，（c）組裝器件相應元素mapping圖

  作者將PDMS-AN-ANE器件切成兩段后，在25℃愈合48小時得到具有整體修復的PDMS-AN-ANE器件（圖3）。斷裂表面的SEM圖像顯示出愈合后的PDMS-AN-ANE驅動器在受損部位顯示良好的界面愈合。修復的PDMS-AN-ANE器件在15.8 V/μm高電場時表現出1.62％的驅動應變。實現介電驅動器整體自修復的策略是前所未有的，同樣也適用于其他電子設備。

圖3（a）兩種不同顏色的PDMS-AN-ANE器件樣品。(b)PDMS-AN-ANE器件被切成兩段。(c)兩個不同顏色的部件整體自修復成一個新的介電驅動器。(d)自修復的PDMS-AN-ANE驅動器斷裂表面的SEM照片。(e)介電驅動器在25℃愈合48小時并施加15.8 V/μm高壓后的照片。(f)原始PDMS-AN-ANE器件和自愈試樣在電場中的驅動應變。

  以上相關成果以“A Dielectric Elastomer Actuator That Can Self-Heal Integrally”為題，近期在線發表于《ACS Appl. Mater. Interfaces》。論文的第一作者是南京大學化學化工學院博士生段磊，通訊作者為李承輝教授。該研究工作也得到了左景林教授和賴建誠博士的大力支持。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c11697