【引言】

自修復聚合物是一系列近年來越來越受到科學界和工業界關注的生物仿生材料，這種材料模仿生物損傷自修復的機理在材料內部實現修復功能。一般來說，自修復材料的修復機制建立在可逆鍵合如氫鍵和雙硫鍵，然而依靠這一機理的材料要求較為復雜的微觀-分子設計和合成過程。與此不同，形狀記憶輔助自修復則是探索將熱塑性形狀記憶聚合物基質材料與修復劑進行結合從而形成新型自修復系統。近年來，關于形狀記憶輔助的導電復合材料的研究日益受到關注，比如由碳納米管等組成的導電納米骨架與聚合物的結合可以產生動態交聯水凝膠，該種凝膠具有優異的拉伸能力，可以作為柔性電子器件的基礎材料。盡管關于形狀記憶輔助自修復的研究已經持續了很多年，然而關于如何修復基于形狀記憶的導電復合材料導電性的相關研究卻甚少報道。

【成果簡介】

近期，香港理工大學的胡金蓮教授和廣東工業大學的羅洪盛等人將銀納米線與環氧樹脂進行結合，成功合成了具有多刺激觸發自修復效應的復合導電材料并基于此制備了新型可拉伸電極，這一材料在電和熱刺激下可實現表面裂痕修復功能。一般電極材料表面出現裂痕容易損傷電極的導電性能，而研究人員利用可拉伸性能和形狀記憶效應將應變能預先儲存到材料中，在熱刺激下，與裂痕垂直取向的應變能能夠被釋放，驅動裂痕修復，進而大大提高材料導電性的修復效率。相關成果以題為相關成果以題為“Shape Memory-Enhanced Electrical Self-Healing of Stretchable Electrodes”發表在Applied Sciences-Basel上。

【圖文導讀】

a. 形狀記憶增強自修復電極的示意圖；

b. 電極橫截面的掃描電鏡圖像；

c. 銀納米線負載物的表面電阻；

d. 微觀裂痕的表面形貌掃描電鏡圖像。

a. 無裂痕樣品的電流-時間關系；

b. 存在裂痕樣品在修復過程中的電流-時間關系；

c. 預拉伸程度與修復效率的關系；

d-f. 不同拉伸程度下的表面修復形貌的掃描電鏡圖像（80℃觸發10分鐘）。

a. 不同預拉伸狀態下無裂痕樣品的拉曼光譜；

b. 無預拉伸的裂痕狀態以及修復狀態的拉曼光譜；

c. 預拉伸的裂痕狀態以及修復狀態的拉曼光譜；

d. 形狀記憶增強的自修復的數碼照片。

【小結】

本研究報道了負載有銀納米線的新型可拉伸電極，通過預先進行基于熱-機械形狀記憶的程序化拉伸可以提高電極材料的自修復能力，修復效率從13.4%可提升到63%。應變能的釋放能夠輔助裂痕愈合，從而增強修復效應這項研究為如何優化導電復合材料的形狀記憶行為并進一步應用到柔性電子器件中奠定了基礎。

文獻鏈接：Shape Memory-Enhanced Electrical Self-Healing of Stretchable Electrodes（Appl. Sci., 2018, DOI: 10.3390/app8030392）

Applied Sciences-Basel (ISSN 2076-3417; IF: 1.679; http://www.mdpi.com/journal/applsci) 作為開放獲取型國際期刊，發表應用科學類相關論文。Applied Sciences-Basel采取單盲同行評審，一審周期19天，文章從接收到發表僅需6.6天。

本文系材料人與MDPI聯合推出的MDPI專欄第一篇。

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