柔性电子材料破碎多次仍可恢复功能 让可穿戴设备更耐用

据物理学家组织网5月17日报道，目前，柔性电子设备的发展势头一片大好，但面临一个重要问题：电子材料在经过多次破碎和修复之后功能可能受损。现在，中美科学家携手研制出一种即使破碎多次也能自动恢复所有功能的新型电子材料，有助于提升可穿戴设备的持久性和耐用性。相关研究成果发表在最新一期《先进功能材料》杂志上。

宾夕法尼亚州立大学和哈尔滨理工大学的科学家在实验中将氮化硼纳米片添加到一种塑料聚合物原材料上，氮化硼纳米片通过在其表面起作用的氢键组连，当两块纳米片距离很近时，氢键之间自然出现的电子吸引会让其紧密相连；当氢键恢复时，纳米片也自动恢复。根据添加到聚合物上的氮化硼纳米片百分比的不同，这种自我恢复方式需要额外加热或加压，但有些形式的新材料在室温下就能自动恢复功能。

氮化硼纳米片也是二维材料，但不导电，可用在可穿戴设备内用作绝缘体。实验显示，这种材料遭受破坏后能恢复作为绝缘体的所有属性，包括机械强度、破坏强度、电阻、导热性以及绝缘性等。

宾夕法尼亚州立大学材料科学和工程学教授王庆（音译）说：“可穿戴设备和可弯曲电子设备会随着时间推移产生机械变形，从而导致设备功能和外观受损，因此，我们希望研制出一种多次破碎之后仍能恢复所有功能的电子材料。”他表示，大多数自动恢复材料很软，但他们研发的这种新材料非常坚固；而且与其他使用氢键的可恢复材料不同，氮化硼纳米片让水分无法渗透，这意味着使用这种绝缘材料的设备能在潮湿环境下操作。

此前，研究人员已经研制出了一些能在破碎之后自动修复一种功能的材料，但对高效的可穿戴设备来说，恢复整套功能才至关重要。这是科学家首次研制出在多次受损之后仍能恢复多个属性的自我修复材料。