华南理工大学刘岚教授团队《AFM》：基于受阻脲键及氢键协同作用的半包埋高稳定可拉伸导体

针对上述问题，华南理工大学刘岚教授与南开大学刘遵峰教授合作提出了一种新方法，即在含动态脲键弹性体上，通过调控动态氢键以及受阻动态脲键的反应，制备了一种基于多重动态键的弹性基体。该基体不仅具有高拉伸回复能力（650%，3 MPa），同时可以实现在低温60℃下的快速自修复。更重要的是，研究表明，该弹性体在乙醇溶胀与接近拓扑转变温度（Tv）的作用下，通过简单的喷涂方法，可以实现导电填料（如银纳米线、碳纳米管、液态金属微米颗粒等）在基体表面的沉积与进一步的包埋。所得到的双层结构可拉伸电子不仅具有非常高的导电性，而且同时满足动态变形稳定（多次拉伸电阻稳定）与耐表面剥离（超声水洗、胶带剥离、砂纸剥离等电阻不变）。此外，由于多重动态键的交换作用及其与填料的协同作用，该SEC可实现60℃下的快速修复。最后，该研究还在该基体上采用打印方法制备了一个简单的逻辑电路，可在拉伸变形以及皮肤表面穿戴时正常工作，证明了其在可拉伸电路以及可穿戴设备方面的巨大应用潜力。

图1（a）具有嵌入导电表面的自愈合可拉伸电路的制备流程图；（b）PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs电路放大图；（c, d）PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs导体的表面和截面SEM图像；（e）将导电AgNWs部分嵌入弹性体表面，具有较高的鲁棒性，可抵抗划伤等严重损伤，并能自愈合；（f）PDMSOH₁-DTB_x聚合物网络结构示意图及反应物分子结构。

图2 （a）DMA施加恒力时，PDMSOH₁-DTB_x的相对位移与温度之间的关系图；（b）制备的PDMSOH₁-DTB_x及其在切断、自修复后的应力-应变曲线；（c）自修复机理示意图。

图3 （a-d）以PDMSOH₁-DTB_0.5为基体制备含AgNWs涂层的导体表面SEM图；其中（a）和（b）分别为在室温及60℃下喷涂AgNWs的水分散液，（c）和（d）分别为在60℃下喷涂AgNWs的乙醇分散液并在喷涂后立即取下样品（c）及喷涂后继续加热5 min（d）后的图像；（e，f）PDMSOH₁-DTB_x样品的储能模量（e）及应力松弛结果（f）；（g）以Sylgard 184为对照，分别在30℃、45℃、60℃和75℃下浸泡在乙醇中的PDMSOH₁-DTB_0.5样品的压缩模量和压缩应变的关系；（h，i）含有永久交联的Sylgard 184（h）和动态共价键的PDMSOH1-DTB_x（i）上AgNWs涂层的弱相互作用的示意图。

图4（a）使用Sylgard184/AgNWs弹性导体作为对照，PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs弹性导体在10％和30％应变下的相对薄层电阻与循环次数的关系；（b）使用Sylgard184/AgNWs弹性导体作为对照，PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs弹性导体超声稳定性；（c-d）Sylgard184 / AgNWs（c）和PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs（d）的砂纸摩擦试验的SEM图像；（e-i）自愈前后PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNW的照片（e-g）和SEM图像（h，i）；（j-m）演示了以PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs导体为电极的玩具鱼在超声浴中的坚固性，并在切割后实现了自愈合。

该工作以《Self-Healing, Robust and Stretchable Electrode by Direct Printing on Dynamic Polyurea Surface at Slightly Elevated Temperature》的题目发表在《Advanced Functional Materials》上，第一作者为华南理工大学博士研究生刘书奇，刘岚教授、刘遵峰教授及华南理工大学博士后陈松为该文章的共同通讯。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202102225

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