《自然•通讯》报道化学系王亚培课题组重要进展
发布时间:2019-03-05 阅读量:

近日,理学院化学系王亚培课题组在液态电子器件领域取得重要进展,相关研究成果以“Crystal-confined freestanding ionic liquids for reconfigurable and repairable electronics”为题发表在国际顶级期刊《自然•通讯》上。

相信大家依旧对《终结者2:审判日》中机器人T-800与T-1000惊心动魄的缠斗场面记忆犹新,即便在科技日新月异的今天,“天网”制造的液态机器人T1000仍然是无数科研人员眼中难以逾越的高峰!出色的T1000可以根据环境需求随意地进行固态与液态重构,具备高超的模仿以及变形能力,战斗力极强,即使是受到重创后,仍然可以凭借强大的自愈能力实现自身的快速修复。不可否认的是,整个《终结者》系列中罗伯特•帕特里克饰演的T1000都是最浓墨重彩的一笔,在每位观众的心中都留下了难以磨灭的印象,但是,液态机器人始终是科幻电影的产物。如果能够将液态机器人从幻想照进现实,无疑将是人类文明的重大突破。

然而,传统的固态电子材料多以刚性材料为主,缺乏可重塑性以及柔性,相比之下,液态电子材料流动性强,具备天然的柔性、自修复性以及可重构性,或许有望弥补固态电子材料的不足,但过强的流动性使得液态电子材料缺乏自支撑能力,容易发生漏液问题,严重制约着液态电子器件的发展。

为了突破液态电子材料自支撑性不足的限制,王亚培课题组合成了一种新型的偶氮类离子液体晶体,并创新性地采用晶体限域的方法对常规的离子液体进行力学性能的改造,由于离子液体晶体良好的结晶能力以及两种离子液体稳定的界面相容性,常规离子液体能够被牢牢地限定在离子液晶的纤维状晶体之间,使常规的离子液体获得自支撑性能的同时,其固有的柔性、自修复以及可重构性能能够得以保留,从而获得兼具固体力学性能与液体流动性能的晶体限域的离子液体。

理论以及实验研究表明,该晶体限域的离子液体能够维持数米高度而不发生坍缩,能够随意塑形,并且重复弯曲以及拉伸后,其性能也未发生任何改变,同时,以之为骨架组装的机器人手臂,能够依靠其自身强大的可重构性能以及修复性能抵抗任何外在的机械损伤,而这,除了体现出晶体限域的离子液体在柔性可穿戴领域的巨大优势之外,也彰显出了该材料在未来机器人领域的应用潜力。

论文第一作者为中国人民大学化学系博士研究生高乃伟,通讯作者为中国人民大学化学系王亚培教授,该项研究工作得到了国家自然科学基金和中国人民大学的大力支持。文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-08433-5