第一作者：宋品、秦海利
通讯作者：从怀萍、俞书宏
通讯单位：合肥工业大学、中国科学技术大学
研究亮点：
1. 发展了一种利用金属纳米线有序组装体构筑拉伸导体的方法。
2. 弹性导体兼具自修复性、高导电性、超级伸缩性和优异电机械稳定性。
可拉伸电子器件在可穿戴电子器件、柔性能源和仿生器件等新兴领域具有重要应用。这类器件能够通过拉伸、折叠等机械形变适应外界应力带来的复杂形变而保持结构和性能的完整性，能够在反复的拉伸形变下依然具有优异的导电性，这是传统的刚性电子器件所不能实现的。如何使弹性导体在大拉伸形变条件下保持优异的电机械稳定性是该领域存在的重大挑战之一。
有鉴于此，合工大从怀萍教授和中科大俞书宏教授团队合作，研制出具有兼具自修复性、高导电性以及优异抗拉伸性和电机械稳定性的弹性导体材料。
图1 弹性导体材料结构设计和自修复机理示意图
研究人员采用将金属纳米结构三维组装导电骨架与金属-硫配位键引入到弹性聚合物凝胶网络结构中的设计理念，在经取向冷冻干燥技术制备的具有高度有序蜂窝结构的三维银纳米线气凝胶中原位聚合N-异丙基丙烯酰胺，研制出高性能弹性导体材料。
图2 弹性导体材料结构和组成分析
基于纳米、微米、宏观尺度的多级次等级有序结构以及网络结构中聚合物链和银纳米线之间强相互作用，弹性导体表现出媲美银纳米线气凝胶的高导电性（93 S/cm）、超高的拉伸形变能力（800%）以及优异的电机械稳定性和抗疲劳能力，其在100%拉伸应变下，电阻变化仅20%，在100%-800%应变下循环拉伸500圈，其不可逆电阻变化可以忽略。
图3 弹性导体材料优异机械和电机械性能
图4 弹性导体材料抗拉伸性能机理和结构分析
研究表明，由于动态可逆银-硫键的巧妙设计，该弹性导体材料表现出快速而高效的愈合能力，在近红外光照射下1分钟时间内可实现自愈合，且愈合效率高达93%。更重要的是，修复后的材料仍然保持了优异的导电性能、机械性能和电机械稳定性。
图5 弹性导体自修复性能
总之，这项研究为今后研制具有优越力学、电学性能的可修复抗拉伸导体材料设计和构筑提供了新思路，所制备的材料在柔性、可拉伸电子设备领域具有广泛的应用前景。
参考文献：
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
