近期，四川大学高分子科学与工程学院傅强/邓华教授团队制备了一系列具有不同粒径和壳层厚度的弹性硅橡胶@银（PDMS@Ag）核壳微球，借助溶剂挥发诱导的微球之间毛细管作用，使具有窄尺寸分布的PDMS@Ag微球致密规则堆砌，并通过后浇筑高可拉伸Ecoflex 0050基体并固化、实现了在低银含量下的高性能可拉伸导体（图1）。作者考察了核壳微球的尺寸、银层厚度对可拉伸导体电性能以及机械性能的影响，定量研究了在拉伸下电性能保持能力和多次循环应变下的电导率稳定性（图2）。这些具有规整球状的弹性导电基元可以在毛细管力的作用下致密堆砌在一起，形成类似于六方密堆积的结构，实现了超高的微球填充含量（97.6 vol%）（图3）。但是，由于导电组分只是负载于微球表面，其总体的银填充含量依然保持较低水平（19.5 wt%），从而保证了极佳的力学性能。其中，最优的复合材料表现出金属级电导率（67185 S/cm），在400%应变下电导率保持在820 S/cm，断裂伸长率可达602%。此外，提出的可拉伸导体还具有表面疏水、自清洁、抗腐蚀等性能，在可拉伸电连接、电磁屏蔽等领域展现出潜在的应用价值。这项研究工作打破了传统可拉伸导体实现高导电需要导电粒子高质量的填充问题（>80 wt%），通过定构规整堆砌、三维连续、致密且选择性分布的银壳导电网络，实现了电导率、填料含量和机械性能之间的有效平衡。该工作以Evaporation-Induced Closely-Packing of Core–Shell PDMS@Ag Microspheres Enabled Stretchable Conductor with Ultra-High Conductance”为题发表在《Adv. Funct. Mater》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2308799）。文章第一作者是四川大学博士生田可。该研究得到国家自然科学基金委和高分子材料工程国家重点实验室的资金支持。

图3. 导电网络堆砌结构和电性能模拟

  该工作是团队近期关于功能高分子复合材料结构设计和功能网络调控相关研究的最新进展之一。针对传统方法制备的复合材料中功能填料之间难以实现有效搭接，填料被聚合物包裹而难以充分体现本征性能的问题，团队提出和发展了一种普适、通用的功能高分子复合材料加工新方法-溶液剪切沉淀法。该方法已被证实在多个功能材料领域具有广阔的应用前景，包括湿气诱导发电(Energy Environ. Sci., 2023, 16, 3600; Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2210027；Nano Energy 2022, 98, 107241; Chem. Eng. J 2022, 438, 135659)，辐射制冷(Nat. Commun., 2023)，可拉伸导体 (Adv. Funct. Mater. 2023, 2308799)，海水淡化(Mater. Horizons., 2023; J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 7711) 和柔性热电/电热装置(Composites Part B 2023, 252,110512; ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 10947）等。通过对功能材料进行结构设计和填料网络调控，团队致力于解决当今社会面临的重大问题，助力实现“碳中和”以及可持续能源发展。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202308799

图文转载自【中国聚合物网】:http://www.polymer.cn/