近年來，柔性電子器件因柔軟、可形變等特點受到廣泛關注。當柔性電子器件被頻繁使用時，柔性基底材料容易出現機械損傷。因此，為了延長電子器件的使用壽命，需要采用具有高韌性和自修復的彈性材料來解決上述問題。通常，為了實現彈性體的室溫自修復，往往需要向分子鏈中引入動態性較好的非共價作用單元，如四重氫鍵等。同時，為了實現彈性體的高韌性，往往需要引入大量的非共價作用以提高體系在拉伸過程中的能量耗散，但是大量的非共價作用往往會限制高分子鏈段的運動，影響材料的室溫修復性。
在此基礎上，為實現高韌性彈性體材料室溫下的自修復，近日，南京大學賈敘東教授、張秋紅副教授團隊和汪蓉教授團隊合作，將四重氫鍵和聚輪烷同時引入到聚氨酯彈性體中，利用動態四重氫鍵作用和聚輪烷的滑環效應成功制備了具有高韌性(77.3 MJ/m3) 和室溫自修復性質（室溫24 h修復效率91%）的柔性基底材料（圖1）。在該分子設計中，四重氫鍵快速的交換速率為材料提供了室溫下的自修復性能。同時，聚輪烷可以通過環糊精在拉伸過程中的滑動行為來分散體系應力和耗散體系能量，從而進一步提高材料的韌性。
圖1 基于四重氫鍵和分子滑輪的雙重交聯的高韌性和室溫自修復性的彈性體的分子結構設計
圖3. 四重氫鍵/聚輪烷雙重交聯彈性體優異力學性能的多尺度機理驗證
總的來說，該工作為解決高韌性和室溫自修復的矛盾，提出了一種新的解決策略，同時也為大應變下電阻不敏感的柔性可拉伸導體的制備提供了思路。
圖4. 基于高韌性自修復彈性體的大應變不敏感導體的制備與測試
論文信息：Quadruple H-Bonding and Polyrotaxanes Dual Cross-linking Supramolecular Elastomer for High Toughness and Self-healing Conductors Supramolecular Elastomer for High Toughness and Self-healing Conductors
Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202305282
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202305282
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