近年來，柔性電子器件因柔軟、可形變等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。當(dāng)柔性電子器件被頻繁使用時(shí)，柔性基底材料容易出現(xiàn)機(jī)械損傷。因此，為了延長電子器件的使用壽命，需要采用具有高韌性和自修復(fù)的彈性材料來解決上述問題。通常，為了實(shí)現(xiàn)彈性體的室溫自修復(fù)，往往需要向分子鏈中引入動(dòng)態(tài)性較好的非共價(jià)作用單元，如四重氫鍵等。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)彈性體的高韌性，往往需要引入大量的非共價(jià)作用以提高體系在拉伸過程中的能量耗散，但是大量的非共價(jià)作用往往會(huì)限制高分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，影響材料的室溫修復(fù)性。
在此基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)高韌性彈性體材料室溫下的自修復(fù)，近日，南京大學(xué)賈敘東教授、張秋紅副教授團(tuán)隊(duì)和汪蓉教授團(tuán)隊(duì)合作，將四重氫鍵和聚輪烷同時(shí)引入到聚氨酯彈性體中，利用動(dòng)態(tài)四重氫鍵作用和聚輪烷的滑環(huán)效應(yīng)成功制備了具有高韌性(77.3 MJ/m3) 和室溫自修復(fù)性質(zhì)（室溫24 h修復(fù)效率91%）的柔性基底材料（圖1）。在該分子設(shè)計(jì)中，四重氫鍵快速的交換速率為材料提供了室溫下的自修復(fù)性能。同時(shí)，聚輪烷可以通過環(huán)糊精在拉伸過程中的滑動(dòng)行為來分散體系應(yīng)力和耗散體系能量，從而進(jìn)一步提高材料的韌性。
圖1 基于四重氫鍵和分子滑輪的雙重交聯(lián)的高韌性和室溫自修復(fù)性的彈性體的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3. 四重氫鍵/聚輪烷雙重交聯(lián)彈性體優(yōu)異力學(xué)性能的多尺度機(jī)理驗(yàn)證
總的來說，該工作為解決高韌性和室溫自修復(fù)的矛盾，提出了一種新的解決策略，同時(shí)也為大應(yīng)變下電阻不敏感的柔性可拉伸導(dǎo)體的制備提供了思路。
圖4. 基于高韌性自修復(fù)彈性體的大應(yīng)變不敏感導(dǎo)體的制備與測試
論文信息：Quadruple H-Bonding and Polyrotaxanes Dual Cross-linking Supramolecular Elastomer for High Toughness and Self-healing Conductors Supramolecular Elastomer for High Toughness and Self-healing Conductors
Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202305282
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202305282
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