第一作者：宋品、秦海利
通訊作者：從懷萍、俞書宏
通訊單位：合肥工業大學、中國科學技術大學
研究亮點：
1. 發展了一種利用金屬納米線有序組裝體構筑拉伸導體的方法。
2. 彈性導體兼具自修復性、高導電性、超級伸縮性和優異電機械穩定性。
可拉伸電子器件在可穿戴電子器件、柔性能源和仿生器件等新興領域具有重要應用。這類器件能夠通過拉伸、折疊等機械形變適應外界應力帶來的復雜形變而保持結構和性能的完整性，能夠在反復的拉伸形變下依然具有優異的導電性，這是傳統的剛性電子器件所不能實現的。如何使彈性導體在大拉伸形變條件下保持優異的電機械穩定性是該領域存在的重大挑戰之一。
有鑒于此，合工大從懷萍教授和中科大俞書宏教授團隊合作，研制出具有兼具自修復性、高導電性以及優異抗拉伸性和電機械穩定性的彈性導體材料。
圖1 彈性導體材料結構設計和自修復機理示意圖
研究人員采用將金屬納米結構三維組裝導電骨架與金屬-硫配位鍵引入到彈性聚合物凝膠網絡結構中的設計理念，在經取向冷凍干燥技術制備的具有高度有序蜂窩結構的三維銀納米線氣凝膠中原位聚合N-異丙基丙烯酰胺，研制出高性能彈性導體材料。
圖2 彈性導體材料結構和組成分析
基于納米、微米、宏觀尺度的多級次等級有序結構以及網絡結構中聚合物鏈和銀納米線之間強相互作用，彈性導體表現出媲美銀納米線氣凝膠的高導電性（93 S/cm）、超高的拉伸形變能力（800%）以及優異的電機械穩定性和抗疲勞能力，其在100%拉伸應變下，電阻變化僅20%，在100%-800%應變下循環拉伸500圈，其不可逆電阻變化可以忽略。
圖3 彈性導體材料優異機械和電機械性能
圖4 彈性導體材料抗拉伸性能機理和結構分析
研究表明，由于動態可逆銀-硫鍵的巧妙設計，該彈性導體材料表現出快速而高效的愈合能力，在近紅外光照射下1分鐘時間內可實現自愈合，且愈合效率高達93%。更重要的是，修復后的材料仍然保持了優異的導電性能、機械性能和電機械穩定性。
圖5 彈性導體自修復性能
總之，這項研究為今后研制具有優越力學、電學性能的可修復抗拉伸導體材料設計和構筑提供了新思路，所制備的材料在柔性、可拉伸電子設備領域具有廣泛的應用前景。
參考文獻：
Song P, Qin H, Gao H, et al. Self-healing and superstretchable conductors from hierarchical nanowire assemblies[J]. Nature Communications, 2018.
DOI: 10.1038/s41467-018-05238-w
