可自修復的電子材料 讓可穿戴設備更耐用

材料牛注：電子材料在受損之后，很難進行自我修復，因此阻礙了柔性電子產品的發展。但是，目前，賓夕法尼亞州立大學的研究人員們研究出了一種可以多次進行自我修復的電子材料，為可穿戴電子設備提高了耐久性。

由于現有的電子材料在經歷了破壞和修復后功能受損使得其成為了阻礙柔性電子產品發展的絆腳石。一個國際研究小組創造了一個新的電子材料，即使受損多次，仍然可以自我修復。這種材料可以提高可穿戴電子產品的耐久性。

“可穿戴的和可彎曲的電子產品隨著時間的推移會受到機械變形，這可能會破壞它們。” 賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程教授Qing Wang說, “我們想要尋找到一個電子材料會自我修復，即使經過多次受損，也能恢復所有的功能。”

自我修復材料是指那些經歷了例如被切成兩半等等物理變形后，能自動恢復成原狀，幾乎不受影響的材料。

在過去，研究人員已經能夠創造出自我修復材料，但其受損后只能恢復一項功能。但是恢復一整套有效的功能對于可穿戴電子產品才是至關重要的。比如，一個介電材料在自我修復后恢復了電阻率而沒有熱導率的話，那么電子設備就會處于過熱的風險。

Qing Wang和他的團隊創造的材料可以恢復可穿戴電子產品中介電材料所需的所有屬性——機械強度、防止激增的擊穿強度、電阻率、熱導率和介電常數或者絕緣特性。他們在Advanced Functional Materials上發表了他們的研究成果。

“大多數自我修復材料都很軟或者就像膠狀一樣,” Qing Wang說，但他和他的同事制造的材料相比之下是非常堅硬的。研究人員在塑料聚合物中添加氮化硼納米片，和石墨烯一樣，氮化硼納米片是二維的,但是它們并不像石墨烯那樣導電而是阻礙電子運動。

“大多數針對自我修復材料的研究都集中在導電性但是電介質卻被忽視了,” Qing Wang說。“在電路中，我們需要導電的元素,但我們還需要對微電子進行絕緣和保護。”

這種材料能夠自我修復是因為氮化硼納米片之間通過氫鍵連接，使表面功能化。當兩塊材料放得很近時結合元素之間產生靜電吸引，使得其相互靠近。當氫鍵恢復時，兩塊材料就被“愈合”了。這種添加了一定比例的氮化硼納米片的聚合物自愈可能需要額外的熱量或者壓力。但這種新材料放在一起時，在室溫下某些功能可以自我修復。

與其他用氫鍵進行自我修復的材料不同，氮化硼納米片不透水。這意味著使用這種介電材料的設備可以有效地在高濕度環境中，例如在浴室或者海灘。“這是第一次制造出了一種經歷了多次破壞仍可以自我修復的材料，它將在很多領域具有應用前景。”Qing Wang說。

原文參考鏈接：http://scienmag.com/self-healing-flexible-electronic-material-restores-functions-after-many-breaks/

感謝材料人編輯部王宇供稿