李全院士团队在相变金属高分子复合材料研究方面取得突破

发布者:何雷发布时间:2021-11-02浏览次数:417


近日,东南大学智能材料研究院、9570官方金沙入口登录李全院士团队在基于二元金属相变诱导的柔性聚合物复合材料绝缘体-导体转变方面取得重要进展。该成果以Stimuli-Driven Insulator-Conductor Transition in a Flexible Polymer Composite Enabled by Biphasic Liquid Metal为题,在线发表于国际顶级期刊Advanced Materials(先进材料),并同时被选为封面文章。评审专家认为该工作“具有重大的科学意义,有利于液态金属柔性电子的发展”(“The topic is of big interest and importance, which is beneficial for the development of liquid metal based soft electronics.”)。本工作对柔性电子领域的应用前景具有重要指导意义,相关内容正在申请国内外专利。

金属高分子复合材料由于结合了有机高分子和金属的特性在柔性导体、汽车、航空、航天和电子行业等方面有着广泛的应用。但是在智能设备和机器人等现代技术很少关注金属高分子复合材料,主要是因为金属和高分子仅仅只是通过简单的物理共混,金属在金属高分子复合材料中只起到一个导电填料的作用,性能上缺乏变化。

1.温度响应的发动机内部结构。


2.温度响应的发动机,发动机在室温及以上工作,在低温下停止。

针对这些问题,该团队首次将二元金属引入金属高分子复合材料,通过二元金属的相变在金属高分子复合材料中形成动态导体。聚合物的使用温度与二元金属相变温度非常匹配,从而提供了将金属相变与聚合物科学联系起来的机会。我们发现,二元金属高分子复合材料导体的电学和机械性能与二元金属的动态固液相平衡密切相关。根据相图杠杆原理,通过温度或原子组成可以方便而精确地调节这种平衡。根据温度响应这一特性,我们设计了一款温度响应的发动机(内部结构如图1所示),我们将其中的一段电极用相变金属高分子复合材料BMPC)代替,这样发动机在室温及以上温度可以工作,在低温下停止工作(如图2所示)。这项工作成功地建立了金属相变与金属高分子复合材料之间的密切关系,最终形成了动态软导体。通过不同的金属相图,二元金属高分子复合材料将为下一代柔性导体提供新的方向,从而拓宽其在现代技术中的应用。

东南大学博士生刘怀志和辛雨萌为该工作的第一作者,东南大学李全院士和张久洋教授为该工作的共同通讯作者,东南大学为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

论文信息:

Stimuli-driven insulator-conductor transition in a flexiblepolymer composite enabled by biphasic liquid metal

Huaizhi Liu, Yumeng Xin, Hari Krishna Bisoyi, Yan Peng, Jiuyang Zhang,* and Quan Li*. Advanced Materials2021, 33, 2104634.

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202104634