江南大学AFM：面向可穿戴电子的多功能、自修复聚氨酯复合薄膜

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一、文章概述

近年来，通过将自修复功能集成到柔性电子产品中引起了广泛的关注。然而，这种多功能自修复电子器件未来不可避免地会应用于在各种特殊环境中，这对于材料的设计来说是一个挑战。近日，江南大学Kunlin Chen老师研究团队成功制备了一种基于十八烷负载的二氧化钛纳米胶囊（OTNs）-石墨烯/多支链聚氨酯（PU）混合柔性多功能自修复薄膜。相关研究工作以题为“Self-Healing Titanium Dioxide Nanocapsules-Graphene/Multi-Branched Polyurethane Hybrid Flexible Film with Multifunctional Properties toward Wearable Electronics”发表在国际材料学顶尖期刊Advanced Functional Materials (IF=16.836)上。

本文所制备的薄膜具有新颖的自修复能力，该能力由前导链中的二硫键组成，可有效地修复PU损伤；以及支链中的多个氨基可修复OTN-石墨烯和PU之间的损伤。得益于构造的自修复体系和良好分散的OTNs-石墨烯，所制备的柔性膜具有优异的压阻传感性能，并具有理想的紫外线防护性能，可以有效地延长其使用寿命，尤其是在户外使用时。此外，该膜具有良好的绝热性能，能够为生物集成可穿戴电子设备系统的热保护提供合适的途径。因此，这种可自修复的多功能膜在可穿戴电子产品、人机交互、人工智能设备等方面前景广阔。

二、文章要点

（1）通过将OTNs-石墨烯/多支链PU杂化涂层热压到织物上，以制备用于可穿戴传感器的自修复柔性膜。分散良好的石墨烯可确保在不同的弯曲角度、弯曲频率和工作电压下具有较高的感测灵敏度。

（2）在OTNs石墨烯和PU之间构建的自修复系统，即使在被刮擦或损坏后，也能显着提高薄膜的自修复能力，从而使传感器在自修复过程之后能够正常工作。

（3）基于TiO₂和石墨烯的协同作用，该膜还具有出色的防紫外线性能，使其非常适合长期户外应用。此外，OTN为薄膜提供了隔热功能，可保护穿着者的皮肤在使用过程中不被烫伤。

图1. a）制备的薄膜的自修复机制。

b-d）在2.5V下连接到LED灯泡的胶片的光学照片（原点、切割和修复）。

e-g）涂层的自修复过程（切割、愈合和修复）的光学显微镜照片。

h）修复前后的薄膜电阻率（原始以及第一次、第二次和第三次修复之后）。

i）愈合后弯曲和拉伸涂层的光学照片。

j）修复前后的膜应力-应变曲线（原始、第一次、第三次和第五次修复后）。

原文链接
https://doi.org/10.1002/adfm.202011133

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