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自愈合水凝胶具有高机械形变能力(应变高达200%)、低刚度、可回收和生物相容性，还能利用自发的分子间作用力从极端应变、压力或撕裂造成的物理损伤中恢复。这种材料在软机器人和组织工程中具有潜在用途，但它们的导电率相对较低，这限制了它们在可拉伸和机械坚固电路中的应用。 在此，来自美国卡内基梅隆大学的Carmel Majidi等人报告了一种基于聚(乙烯醇)-硼酸钠的有机凝胶复合材料，其具有高导电性(7×104 S m−1)、低刚度(杨氏模量~20 kPa)、高拉伸性(应变极限>400%)及机械和电气自愈合性能。有机凝胶基质嵌入银微薄片和镓基液态金属微滴，形成渗透网络，导致材料具有高导电性。此外，作者使用有机溶剂(乙二醇)代替水来克服水凝胶材料系统的快速干燥问题，这避免了在周围环境中超过 24 小时的脱水和性能变化。最后，进一步通过在软机器人、软电路和可重构生物电极中使用它来验证自愈合有机凝胶复合材料的能力。相关论文以题为“A self-healing electrically conductive organogel
composite”发表在Nature electronics上。 论文链接： https:///10.1038/s41928-023-00932-0
图1自愈合导电有机凝胶。
图2 机械、电气和自愈合性能。
图3用于坚固的电机电路和EMG电极的自愈合和可重构Ag-LM-PVA复合材料。 综上所述，本研究报道了一种Ag-LM-PVA有机凝胶复合材料，其具有快速高效的自我愈合能力(5分钟内恢复应变极限的96%，几乎立即恢复电导率的95%)，这归因于PVA-硼砂水凝胶动态可逆氢键的形成，实现了复合材料快速高效的机械自愈合性能。该复合材料还表现出低杨氏模量(约20 kPa)，高拉伸性(> 400%应变)和环境条件下的稳定性(5小时内重量增加5%，25小时后保持不变)。为了说明Ag-LM-PVA有机凝胶的性能，作者制作了一个无系绳的蜗牛爬行软机器人，其中复合材料被用作板载电源和电机之间的软互连。这种自我修复的连接可以让机器人在被切断后继续爬行。此外，使用复合材料作为EMG传感的生物电极，其自愈合特性可以允许手动重新配置以捕获身体不同位置的信号。这些演示突出了该自愈合、导电有机凝胶复合材料在软机器人、软电子和医疗保健方面的潜在应用。(文：Meiko)。 |
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