柔性電子材料破碎多次仍可恢復功能

科技日報北京5月17日電 （記者劉霞）據物理學家組織網5月17日報道，目前，柔性電子設備的發展勢頭一片大好，但面臨一個重要問題：電子材料在經過多次破碎和修復之後功能可能受損。現在，中美科學家攜手研製出一種即使破碎多次也能自動恢復所有功能的新型電子材料，有助於提升可穿戴設備的持久性和耐用性。相關研究成果發表在最新一期《先進功能材料》雜誌上。

賓夕法尼亞州立大學和哈爾濱理工大學的科學家在實驗中將氮化硼奈米片添加到一種塑膠聚合物原材料上，氮化硼奈米片通過在其表面起作用的氫鍵組連，當兩塊奈米片距離很近時，氫鍵之間自然出現的電子吸引會讓其緊密相連；當氫鍵恢復時，奈米片也自動恢復。根據添加到聚合物上的氮化硼奈米片百分比的不同，這種自我恢復方式需要額外加熱或加壓，但有些形式的新材料在室溫下就能自動恢復功能。

氮化硼奈米片也是二維材料，但不導電，可用在可穿戴設備內用作絕緣體。實驗顯示，這種材料遭受破壞後能恢復作為絕緣體的所有屬性，包括機械強度、破壞強度、電阻、導熱性以及絕緣性等。

賓夕法尼亞州立大學材料科學和工程學教授王慶（音譯）説：“可穿戴設備和可彎曲電子設備會隨著時間推移産生機械變形，從而導致設備功能和外觀受損，因此，我們希望研製出一種多次破碎之後仍能恢復所有功能的電子材料。”他表示，大多數自動恢復材料很軟，但他們研發的這種新材料非常堅固；而且與其他使用氫鍵的可恢復材料不同，氮化硼奈米片讓水分無法滲透，這意味著使用這種絕緣材料的設備能在潮濕環境下操作。

此前，研究人員已經研製出了一些能在破碎之後自動修復一種功能的材料，但對高效的可穿戴設備來説，恢復整套功能才至關重要。這是科學家首次研製出在多次受損之後仍能恢復多個屬性的自我修復材料。