力學(xué)自適應(yīng)性電學(xué)高分子是指同時具有力學(xué)適應(yīng)性和電荷/離子傳導(dǎo)能力的一種高分子材料。近年來，隨著柔性電子學(xué)、人工肌肉和高性能能源存儲等領(lǐng)域的興起，力學(xué)自適應(yīng)電學(xué)高分子受到了越來越多的關(guān)注。在之前的研究中，人們的重心主要集中在提高電學(xué)高分子的電學(xué)性能方面，相比之下，對電學(xué)高分子的力學(xué)性能關(guān)注較少。然而在高分子實(shí)際應(yīng)用的過程中，材料發(fā)生力學(xué)形變和損傷幾乎是不可避免的。拉伸、滲透、膨脹、分層等這些變形行為都很容易使高分子發(fā)生力學(xué)損傷，大大限制了電學(xué)高分子材料的應(yīng)用。
然而傳統(tǒng)的方法（化學(xué)交聯(lián)或增加微晶區(qū)域）在提高材料力學(xué)性能的同時會切斷電子傳輸通路，使材料的導(dǎo)電性大大減小甚至消失，所以設(shè)計出能夠適應(yīng)力學(xué)損傷而不產(chǎn)生電學(xué)和力學(xué)破壞的電學(xué)高分子即力學(xué)自適應(yīng)性電學(xué)高分子成為一大挑戰(zhàn)。
王朝教授課題組在《高分子學(xué)報》2019年第3期“高分子青年學(xué)者”專輯發(fā)表的綜述中重點(diǎn)介紹了一種全新的思路：通過在高分子材料中設(shè)計引入合適的非共價鍵，利用非共價鍵的可逆性和其協(xié)同特性，提高材料的機(jī)械能能量耗散能力，從而實(shí)現(xiàn)在保持其電學(xué)性質(zhì)的前提下提高力學(xué)適應(yīng)性。
文章主要介紹了兩種電學(xué)高分子的設(shè)計方法：自修復(fù)型電學(xué)高分子和應(yīng)力耗散型電學(xué)高分子。自修復(fù)型電學(xué)高分子通過多重非共價鍵的可逆斷裂-形成，賦予材料優(yōu)異的力學(xué)性能；而應(yīng)力耗散型電學(xué)高分子具有共價鍵與非共價鍵交織形成的多重網(wǎng)絡(luò)，通過非共價鍵的斷裂耗散掉力學(xué)能，從而保持材料的完整性。同時，作者還以近期該領(lǐng)域代表性的工作為例，總結(jié)和概括了力學(xué)自適應(yīng)性電學(xué)高分子常見的合成/制備路線，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。作為材料設(shè)計的終極目標(biāo)，力學(xué)自適應(yīng)性電學(xué)高分子的產(chǎn)生有望突破可穿戴電子器件、打印電子器件、能量儲能和人工肌肉等方面的瓶頸；從更深遠(yuǎn)的意義上講，力學(xué)自適應(yīng)性電學(xué)高分子作為分子化學(xué)和超分子化學(xué)的理念融合的產(chǎn)物，其發(fā)展有望突破傳統(tǒng)高分子設(shè)計的天花板。
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http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180237wangchao.pdf
DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.18237
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