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  隨著柔性電子智能化的快速發(fā)展，具有智能調(diào)控功能的電子元件，特別是具有可調(diào)控導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的電子元件在柔性電子領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。液態(tài)金屬（LM）具有良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、低溫流動(dòng)性和生物相容性，近年來廣泛被應(yīng)用于可調(diào)控電熱性能復(fù)合材料中。但LM彈性體復(fù)合材料的可調(diào)性能需在持久的外部刺激下實(shí)現(xiàn)，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。因此在不施加持續(xù)外力作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的控制是十分必要的。

  近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉宇艷教授團(tuán)隊(duì)通過增強(qiáng)LM和形狀記憶聚合物（SMP）之間相互作用的方式，將化學(xué)修飾表面的LM液滴復(fù)合到形狀記憶泡沫骨架上，獲得了LM形狀記憶聚合物泡沫（LM-SMF），以熱刺激調(diào)控形變方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)LM導(dǎo)電導(dǎo)熱路徑的調(diào)控。通過加熱溫度的變化對(duì)LM導(dǎo)電導(dǎo)熱通路的精細(xì)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)LM-SMF從絕緣體（~200 MΩ）到導(dǎo)體（~0.8 Ω）電阻的大范圍調(diào)節(jié)，以及導(dǎo)熱系數(shù)（λ）差值小于0.021 W m^?1·K^?1的熱性能控制。在熱刺激形變過程中，同一材料可以表現(xiàn)出可調(diào)的電/熱性能�；谠摬牧蟽�(yōu)異的電和熱雙重調(diào)節(jié)性能，LM-SMF可以用作自反饋/警告電/熱一體化集成開關(guān)，也可用于紅外隱身/偽裝開關(guān)方面。

圖1. a) LM液滴及其復(fù)合過程示意圖； b) LM-SMF形狀記憶循環(huán)示意圖； c) LM在泡沫中形成斷路/通路的示意圖； d) LM液滴在形變循環(huán)過程中連接狀態(tài)的變化

  通過熱刺激響應(yīng)形變調(diào)控的方式，LM-SMF在壓縮前后表現(xiàn)出了不同的導(dǎo)電導(dǎo)熱特性，如圖2a所示。通過改變LM的負(fù)載量和壓縮率，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)LM-SMF電阻（0.8 Ω~200 MΩ）和導(dǎo)熱系數(shù)（0.108 ~ 0.509 W m^?1 K^?1）的調(diào)控（圖2b-g）。同時(shí)該材料還具有良好的形狀記憶循環(huán)特性，為其應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

圖2 a) LM-SMF導(dǎo)電導(dǎo)熱轉(zhuǎn)變實(shí)物圖； b) LM-SMF壓縮前后電阻隨LM質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化；50wt%LM的LM-SMF c) 電阻隨壓縮率的變化； d) 電阻的循環(huán)穩(wěn)定性； e) LM-SMF壓縮前后導(dǎo)熱系數(shù)隨LM質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化； 50wt%LM的LM-SMF f) λ/λ₀隨壓縮率的變化； g) 加熱后LM-SMF表面溫度的循環(huán)穩(wěn)定性（加熱溫度80 ℃）

  此外，基于優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱控制和形狀記憶性能，本工作中LM-SMF可作為自反饋/警告電/熱一體化集成開關(guān)，還可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧紅外隱身、偽裝等功能，可廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，并滿足復(fù)雜環(huán)境需求。

圖3. LM-SMF紅外信號(hào)開關(guān)應(yīng)用展示

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202205428