• 科技动态

欧锦赛直播李全团队在相变金属高分子复合材料研究方面取得突破

2021-11-0859

分享到:

【欧锦赛在线直播网11月8日电】(通讯员 陈旭漫 )日前,欧洲科学院院士、欧洲科学与艺术院院士、欧锦赛直播智能材料研究院、化学化工学院李全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)上, 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。 

图1.温度响应的发动机内部结构。 


图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,李全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。研究发现,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,研究团队设计了一款温度响应的发动机(内部结构如图1所示),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。

欧锦赛直播博士生刘怀志和辛雨萌为该工作的第一作者,欧锦赛直播李全和张久洋教授为该工作的共同通讯作者,欧锦赛直播为第一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

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


供稿:化学化工学院


(责任编辑:李震 审核:宋健刚)