随着柔性电子产品的发展，人们开发了形状可重新配置的设备，例如可折叠电话。但其僵硬的框架限制了设备的可行形状。为了实现自由变化的形状，同时保持设备的刚性以便于用户操作，需要刚度可调的材料，特别是在电气控制下。然而，目前的这种系统是多层的，至少具有加热层和结构层，导致复杂的制造、高成本和可再加工性的损失。

近日，南洋理工大学陈晓东教授，浙江大学Dechang Li设计并制备了具有焦耳加热调制刚度的CaN-CNT纳米复合材料，它可以同时作为刚度可调的基质、加热器和软化传感器。

文章要点

1）通过改变聚合物的结构，可以根据需要改变其力学性能和热力学性能。与多层策略相比，CAN-CNT纳米复合材料不仅成本低、易于制备，而且继承了CAN零件的可再加工性和可回收性。

2）得益于纳米薄膜，纳米复合材料在中等电压下起到了高效加热器的作用，即在安全的电气控制下快速软化。纳米复合材料对温度变化和形状变化具有稳定的导电性，从而保证了电控工艺的重复性。在熔化过程中，由于碳纳米管−聚合物链在纳米尺度上的相互作用而产生的电阻−温度分布，使纳米复合材料能够作为传感器来自我报告软化。

3）研究人员展示了纳米复合材料在便携式设备中的潜在应用。由纳米复合材料构成了柔性OLED触摸屏和LED阵列，可以在刚性和软性状态之间进行电切换。此外，刚性状态保持形状，便于操作，而软状态允许变形，以满足各种要求，如携带设备在手臂上，减少设备存储或运输所需的空间，以及显示图案的转换。

这种实现电控刚性的聚合物纳米复合材料策略具有设计灵活、制造容易、成本低、可再加工、设置简单、操作条件安全等优点，因此有望实现智能手机等便携式设备的自由形状重新配置，而不仅仅是折叠。

参考文献

Shaobo Ji, et al, Self-Reporting Joule Heating Modulated Stiffness of Polymeric Nanocomposites for Shape Reconfiguration, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c06682

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06682