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  柔性光電器件(Flexible and optical electronics, FOEs)是一項多學科高度融合的技術(shù)，能夠突破傳統(tǒng)電子器件應(yīng)用場景的限制，能夠在伸縮，扭轉(zhuǎn)、彎折等動態(tài)運動場景下展現(xiàn)出前所未有的功能特性和適應(yīng)性，為仿生、柔性傳感、柔性儲能、柔性顯示等領(lǐng)域帶來了巨大的發(fā)展機遇，為新時代器件集成、技術(shù)革新提供創(chuàng)新引領(lǐng)。而隨著柔性電子器件的高度集成化和小型化，如何在不影響器件功能的情況下屏蔽外部電磁（EM）輻射干擾也成為一項亟待解決的難題。集成在FOE中的透明電磁屏蔽材料是一類可行的方案，而由于在需要在各種變形的動態(tài)場景中長期使用，難以避免的會遭受磨損，從而對器件功能產(chǎn)生不良影響，因而材料的柔韌性和自愈能力也至關(guān)重要。

  受生物組織能夠自主恢復損傷的啟發(fā)，眾多科研工作者們致力于賦予人工合成聚合物自/可修復的能力。然而已經(jīng)開發(fā)出的自/可修復材料多限于修復材料的機械性能，對材料的功能損傷無能為力�？赏ㄟ^向自修復聚合物材料中摻雜剛性無機填料（如MXene、石墨烯、碳納米管、氮化硼納米片等）來實現(xiàn)材料的多功能化，然而，大量的剛性填料抑制了聚合物分子鏈的動態(tài)性，大大降低了材料的修復速度和修復效率，限制了功能自修復材料的應(yīng)用。

  為了在多種變形場景下正常發(fā)揮功能，理想的材料除了應(yīng)具備良好的柔韌性，室溫下的修復速率也極為重要，且應(yīng)具有抗拒已經(jīng)產(chǎn)生的裂紋及缺口繼續(xù)延伸的能力，從而使得材料在頻繁變形的過程中仍能有效恢復損傷。為此，南京理工大學化工學院傅佳駿教授與南京林業(yè)大學化學工程學院徐建華副教授和南京大學電子科學與工程學院蒲殷副教授合作，從分子設(shè)計的角度出發(fā)，以柔韌性較好的聚二甲基硅氧烷為基礎(chǔ)，采取打破結(jié)晶，激活硬相氫鍵的策略，將兩種低透明度的聚合物轉(zhuǎn)變成具有高透明度的聚脲彈性體，同時大大提高其室溫自修復效率。制備的材料能在10 min內(nèi)完全修復機械性能，柔性優(yōu)異（楊氏模量低于1 MPa）。此外，該材料還具有極高的透明度（>94%）和優(yōu)異的抗撕裂性能（>800%），為該材料在FOE中的應(yīng)用提供了可能�；谏鲜鎏匦�，研究團隊將銀納米線滲流網(wǎng)絡(luò)半嵌入該彈性體表面，最終獲得的材料擁有超過60%的透明度，即使在拉伸50%應(yīng)變時，仍具有超過20dB的EMI 屏蔽效果。得益于聚合物分子鏈的高動態(tài)性和銀納米線滲流網(wǎng)絡(luò)獨特的半嵌入結(jié)構(gòu)，分子鏈運動時，也能帶動銀納米線滲流網(wǎng)絡(luò)運動，使得受到損傷的銀納米線網(wǎng)絡(luò)搭接出新的導電通路，從而賦予了材料電磁屏蔽功能快速自修復的特性。

圖1.自修復可拉伸透明電磁屏蔽復合材料制備策略

  PDMS-MPI-HDI分子鏈中MPU單元和HDU單元無規(guī)排布，聚合物分子鏈松散堆積，打破了結(jié)晶行為，在DSC中未發(fā)現(xiàn)結(jié)晶峰，樣品呈無色透明狀態(tài)，透明度高于94%。向PDMS-MPI-HDI表面半嵌入一層銀納米線滲流網(wǎng)絡(luò)后，復合材料在具備導電能力的同時，仍然保持透明。

圖2 Ag NWs/PDMS-MPI-HDI的電磁屏蔽功能修復展示

  破損的銀納米線滲流網(wǎng)絡(luò)能在分子鏈運動的帶動下，重新搭接出導電通路，實現(xiàn)電磁屏蔽功能的自修復，在室溫下修復60 min后，復合材料表面劃痕可基本消除。即使是在拉伸狀態(tài)下，受損材料上的缺口也沒有進一步擴展，在恢復形變后，其電磁屏蔽效率仍能恢復如初。

  相關(guān)成果以“An Autonomously Ultrafast Self-Healing, Highly Colorless, Tear-Resistant and Compliant Elastomer Tailored for Transparent Electromagnetic Interference Shielding Films Integrated in Flexible and Optical Electronics”為題，發(fā)表在材料化學領(lǐng)域權(quán)威期刊《Material Horizons》上，論文第一作者為南京理工大學孫扶瑤博士，南京理工大學傅佳駿教授、南京林業(yè)大學徐建華副教授和南京大學蒲殷副教授為論文通訊作者。南京林業(yè)大學黃超伯、熊燃華教授積極參與了論文的指導工作。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1039/D1MH01199E

  實驗室主頁：https://www.x-mol.com/groups/nfu-ugent