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  近幾年，可拉伸導體（Stretchable Electrical Conductor, SEC）被廣泛研究，并成功應用于可穿戴器件、柔性機器人及植入電子中。其中，通過打印、噴涂和刮涂等方法制備的具有表面導電層的SEC，具有良好的導電性、高的圖案化自由度及線路精度等優(yōu)勢，在可拉伸電極及電路中應用廣泛。然而，在實際使用中，為其提供力學性能的彈性基體在外力作用下容易遭受不可逆的損傷，剛性填料組成的導電層在循環(huán)往復的形變及外力影響下，也容易從與其相互作用較差的基體上脫落，造成SEC力學及電性能的損失甚至完全失能。目前，雖然基于動態(tài)可逆鍵合作用的自修復電子取得了一定的進展，但是大多數(shù)體系僅停留在彈性基體的力學與自修復性能的平衡上，而無法實現(xiàn)SEC的填料與基體的相互作用調(diào)控，直接影響了其動態(tài)穩(wěn)定性。因此制備一種能夠滿足雙層結(jié)構(gòu)的高導電、動態(tài)變形穩(wěn)定、耐表面剝離以及可損傷自修復的可拉伸電子具有重要的意義。

  針對上述問題，華南理工大學劉嵐教授與南開大學劉遵峰教授合作提出了一種新方法，即在含動態(tài)脲鍵彈性體上，通過調(diào)控動態(tài)氫鍵以及受阻動態(tài)脲鍵的反應，制備了一種基于多重動態(tài)鍵的彈性基體。該基體不僅具有高拉伸回復能力（650%，3 MPa），同時可以實現(xiàn)在低溫60℃下的快速自修復。更重要的是，研究表明，該彈性體在乙醇溶脹與接近拓撲轉(zhuǎn)變溫度（Tv）的作用下，通過簡單的噴涂方法，可以實現(xiàn)導電填料（如銀納米線、碳納米管、液態(tài)金屬微米顆粒等）在基體表面的沉積與進一步的包埋。所得到的雙層結(jié)構(gòu)可拉伸電子不僅具有非常高的導電性，而且同時滿足動態(tài)變形穩(wěn)定（多次拉伸電阻穩(wěn)定）與耐表面剝離（超聲水洗、膠帶剝離、砂紙剝離等電阻不變）。此外，由于多重動態(tài)鍵的交換作用及其與填料的協(xié)同作用，該SEC可實現(xiàn)60℃下的快速修復。最后，該研究還在該基體上采用打印方法制備了一個簡單的邏輯電路，可在拉伸變形以及皮膚表面穿戴時正常工作，證明了其在可拉伸電路以及可穿戴設(shè)備方面的巨大應用潛力。

圖1（a）具有嵌入導電表面的自愈合可拉伸電路的制備流程圖；（b）PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs電路放大圖；（c, d）PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs導體的表面和截面SEM圖像；（e）將導電AgNWs部分嵌入彈性體表面，具有較高的魯棒性，可抵抗劃傷等嚴重損傷，并能自愈合；（f）PDMSOH₁-DTB_x聚合物網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖及反應物分子結(jié)構(gòu)。

圖2 （a）DMA施加恒力時，PDMSOH₁-DTB_x的相對位移與溫度之間的關(guān)系圖；（b）制備的PDMSOH₁-DTB_x及其在切斷、自修復后的應力-應變曲線；（c）自修復機理示意圖。

圖3 （a-d）以PDMSOH₁-DTB_0.5為基體制備含AgNWs涂層的導體表面SEM圖；其中（a）和（b）分別為在室溫及60℃下噴涂AgNWs的水分散液，（c）和（d）分別為在60℃下噴涂AgNWs的乙醇分散液并在噴涂后立即取下樣品（c）及噴涂后繼續(xù)加熱5 min（d）后的圖像；（e，f）PDMSOH₁-DTB_x樣品的儲能模量（e）及應力松弛結(jié)果（f）；（g）以Sylgard 184為對照，分別在30℃、45℃、60℃和75℃下浸泡在乙醇中的PDMSOH₁-DTB_0.5樣品的壓縮模量和壓縮應變的關(guān)系；（h，i）含有永久交聯(lián)的Sylgard 184（h）和動態(tài)共價鍵的PDMSOH1-DTB_x（i）上AgNWs涂層的弱相互作用的示意圖。

圖4（a）使用Sylgard184/AgNWs彈性導體作為對照，PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs彈性導體在10％和30％應變下的相對薄層電阻與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系；（b）使用Sylgard184/AgNWs彈性導體作為對照，PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs彈性導體超聲穩(wěn)定性；（c-d）Sylgard184 / AgNWs（c）和PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs（d）的砂紙摩擦試驗的SEM圖像；（e-i）自愈前后PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNW的照片（e-g）和SEM圖像（h，i）；（j-m）演示了以PDMSOH₁-DTB_0.5/AgNWs導體為電極的玩具魚在超聲浴中的堅固性，并在切割后實現(xiàn)了自愈合。

  該工作以《Self-Healing, Robust and Stretchable Electrode by Direct Printing on Dynamic Polyurea Surface at Slightly Elevated Temperature》的題目發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，第一作者為華南理工大學博士研究生劉書奇，劉嵐教授、劉遵峰教授及華南理工大學博士后陳松為該文章的共同通訊。

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