可自修复的电子材料 让可穿戴设备更耐用

材料牛注：电子材料在受损之后，很难进行自我修复，因此阻碍了柔性电子产品的发展。但是，目前，宾夕法尼亚州立大学的研究人员们研究出了一种可以多次进行自我修复的电子材料，为可穿戴电子设备提高了耐久性。

由于现有的电子材料在经历了破坏和修复后功能受损使得其成为了阻碍柔性电子产品发展的绊脚石。一个国际研究小组创造了一个新的电子材料，即使受损多次，仍然可以自我修复。这种材料可以提高可穿戴电子产品的耐久性。

“可穿戴的和可弯曲的电子产品随着时间的推移会受到机械变形，这可能会破坏它们。” 宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授Qing Wang说, “我们想要寻找到一个电子材料会自我修复，即使经过多次受损，也能恢复所有的功能。”

自我修复材料是指那些经历了例如被切成两半等等物理变形后，能自动恢复成原状，几乎不受影响的材料。

在过去，研究人员已经能够创造出自我修复材料，但其受损后只能恢复一项功能。但是恢复一整套有效的功能对于可穿戴电子产品才是至关重要的。比如，一个介电材料在自我修复后恢复了电阻率而没有热导率的话，那么电子设备就会处于过热的风险。

Qing Wang和他的团队创造的材料可以恢复可穿戴电子产品中介电材料所需的所有属性——机械强度、防止激增的击穿强度、电阻率、热导率和介电常数或者绝缘特性。他们在Advanced Functional Materials上发表了他们的研究成果。

“大多数自我修复材料都很软或者就像胶状一样,” Qing Wang说，但他和他的同事制造的材料相比之下是非常坚硬的。研究人员在塑料聚合物中添加氮化硼纳米片，和石墨烯一样，氮化硼纳米片是二维的,但是它们并不像石墨烯那样导电而是阻碍电子运动。

“大多数针对自我修复材料的研究都集中在导电性但是电介质却被忽视了,” Qing Wang说。“在电路中，我们需要导电的元素,但我们还需要对微电子进行绝缘和保护。”

这种材料能够自我修复是因为氮化硼纳米片之间通过氢键连接，使表面功能化。当两块材料放得很近时结合元素之间产生静电吸引，使得其相互靠近。当氢键恢复时，两块材料就被“愈合”了。这种添加了一定比例的氮化硼纳米片的聚合物自愈可能需要额外的热量或者压力。但这种新材料放在一起时，在室温下某些功能可以自我修复。

与其他用氢键进行自我修复的材料不同，氮化硼纳米片不透水。这意味着使用这种介电材料的设备可以有效地在高湿度环境中，例如在浴室或者海滩。“这是第一次制造出了一种经历了多次破坏仍可以自我修复的材料，它将在很多领域具有应用前景。”Qing Wang说。

原文参考链接：http://scienmag.com/self-healing-flexible-electronic-material-restores-functions-after-many-breaks/

感谢材料人编辑部王宇供稿