80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  高分子導(dǎo)電纖維由于具有輕質(zhì)和柔軟的特點，表現(xiàn)出對各種形變的適應(yīng)性，如變形、彎曲和拉伸，受到了電子領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。重要的是，將導(dǎo)電纖維編織成柔性和可變形的紡織品非常方便，可用于實際的電氣應(yīng)用。因此，許多研究都集中在提高纖維性能或?qū)⑿鹿δ芤雽?dǎo)電纖維中。在不同的高分子導(dǎo)電纖維中，室溫液態(tài)金屬（LM）纖維由于其金屬導(dǎo)電性和顯著的室溫流動性而受到人們的特別關(guān)注。例如，將液態(tài)金屬注入高分子彈性管中或涂覆與高分子纖維表面上，可以形成高度可拉伸的LM高分子纖維，并成功地用作形狀記憶器件、高性能電阻器等，電容式的傳感器。盡管這些優(yōu)秀的研究表明了液態(tài)金屬高分子纖維的廣闊前景，目前的LM纖維僅具有與傳統(tǒng)導(dǎo)電高分子纖維相似的功能。與由碳、固體金屬和共軛聚合物等導(dǎo)電填料制備的導(dǎo)電纖維相比，液態(tài)金屬的特性并沒有被充分利用來構(gòu)建具有獨特功能的導(dǎo)電纖維。

  近日，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院張久洋教授課題組創(chuàng)造性的將液態(tài)金屬梯度分布在高分子基體中，得到了一種獨特的可通過溫度控制形狀和導(dǎo)電性的纖維。這種控制性（編程性）是可逆的。如圖1a所示，LM高分子纖維的形狀和電阻可以通過熱能可逆地調(diào)節(jié)。在加熱過程中，LM高分子纖維顯示出沿軸向從絕緣體到具有程序?qū)щ娦缘膶?dǎo)體的轉(zhuǎn)變。當冷卻到液態(tài)金屬熔融溫度以下時，轉(zhuǎn)變發(fā)生逆轉(zhuǎn)，LM纖維成為絕緣材料。形變和電躍遷的可逆過程都是高度可重復(fù)的。這些獨特的可編程特性使LM纖維可應(yīng)用于智能電子領(lǐng)域。程序化螺旋結(jié)構(gòu)的LM高分子纖維具有良好的力學(xué)性能，可以作為智能應(yīng)變介導(dǎo)導(dǎo)體。LM高分子纖維還可作為溫度響應(yīng)的電子紡織品和月球車等高科技設(shè)備中的柔性溫度電子開關(guān)。

圖1：可編程的液態(tài)金屬高分子纖維的（a）熱控制導(dǎo)電與形狀的過程；（b）制備示意圖；（c-e）外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)表征。

研究者通過簡單的研磨將液態(tài)金屬與PDMS混勻后用注射器注入熱縮管中，室溫下靜置使液態(tài)金屬呈梯度分布。然后加熱固化再去除外面的熱縮管即可得到熱可編程的液態(tài)金屬高分子纖維。

圖2：液態(tài)金屬高分子纖維在冷卻-加熱過程中彎曲程度的變化（左側(cè)）以及預(yù)拉伸的液態(tài)金屬（LM）高分子纖維（Strain:50%）在冷卻-加熱過程中螺旋程度的變化（右側(cè)）。

  如圖2左側(cè)所示，制備的液態(tài)金屬高分子纖維冷卻變彎后加熱又會變直。冷卻后液態(tài)金屬變成固態(tài)模量增大，由于梯度分布的緣故導(dǎo)致纖維兩側(cè)收縮率不對稱，所以纖維會向高分子富集的一側(cè)彎曲。當加熱時液態(tài)金屬融化模量減小，纖維兩側(cè)的不對稱性大幅降低，所以纖維又恢復(fù)伸直狀態(tài)。進一步的，如圖2右側(cè)所示，將液態(tài)金屬梯度高分子纖維施加一定的初始應(yīng)變后冷卻。當加熱時LM纖維會先螺旋，繼續(xù)加熱纖維會解螺旋并恢復(fù)原長。 

圖3：液態(tài)金屬（LM）高分子纖維代替機器車中的一段導(dǎo)線。

圖4. 配有液態(tài)金屬高分子纖維的月球車工作模式（背面休息，正面工作）。

  如圖3所示，液態(tài)金屬的纖維可代替機器車中的一段導(dǎo)線。初始狀態(tài)下由于纖維是冷卻的只能短距離導(dǎo)電，電源被切斷所以機器車不運動；加熱后LM纖維變成長距離導(dǎo)電，電源被接通此時機器車立即工作。這使得液態(tài)金屬高分子纖維在將來可以用于太空車（圖4），例如月球車。當月球車在月亮背面時，由于溫度較低，LM纖維變成絕緣體不導(dǎo)電，電源被切斷，太空車停止工作。當月球車在月亮正面時，由于溫度較高，LM纖維變成導(dǎo)體，電源被連接，太空車立即工作。

圖5. 螺旋的液態(tài)金屬（LM）高分子纖維拉伸過程中絕緣體和導(dǎo)體之間的轉(zhuǎn)換。

  如圖5所示，根據(jù)圖2可制備具有螺旋結(jié)構(gòu)的液態(tài)金屬高分子，螺旋后的液態(tài)金屬高分子纖維在拉伸的過程中可以實現(xiàn)絕緣體和導(dǎo)體之間的快速裝換。

圖6. 液態(tài)金屬的高分子纖維冷卻-加熱絕緣與導(dǎo)電轉(zhuǎn)變機理。

  在上述研究現(xiàn)象上，團隊探討了液態(tài)金屬的高分子纖維在冷卻加熱下導(dǎo)電轉(zhuǎn)變的機理。初始狀態(tài)下，液態(tài)金屬高分子纖維為處于導(dǎo)電態(tài)，但冷卻后會失去導(dǎo)電性變?yōu)榻^緣態(tài)。然而在冷卻時對高分子纖維施加一定的外力使其無法變形彎曲，此時液態(tài)金屬高分子纖維仍能維持高導(dǎo)電狀態(tài)（圖6）。這表明冷卻下，纖維的彎曲破壞了冷卻時液態(tài)金屬的連接，從而使得材料絕緣。冷卻液態(tài)金屬至固態(tài)以及材料的不對稱彎曲是絕緣與導(dǎo)電轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵原因。本工作表明，液態(tài)金屬高分子纖維可以作為新一代智能導(dǎo)電材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

  以上研究成果近期以“Liquid Metal Gradient Fibers with Reversible Thermal Programmability”為題發(fā)表于《Materials Horizons》（DOI：10.1039/D0MH00280A）。論文第一作者為東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院19級博士生劉懷志，通訊作者為東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院張久洋教授。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（21504013,21774020）的支持。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2020/MH/D0MH00280A#!divAbstract