西北大学于游教授：用于柔性电子器件的太阳光降解自修复超分子弹性体

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可降解型聚合物材料已经在药物缓释、组织工程 和“瞬态”电子器件等领域得到广泛应用，其降解行为主要依赖于链内化学键断裂过程。相较于共价聚合物而言，超分子聚合物由于含有动态/可逆的非共价键，从而表现出更多的功能调控性和环境响应性。在诸多调控方式中，光作为一种清洁、可控、非接触的刺激源而备受青睐。然而直接利用丰富廉价的太阳光对聚合物性质进行调控的研究相对较少。因此，设计具有太阳光降解能力的多重响应型超分子材料，能够拓宽光化学在高分子领域的应用范围，具有良好的应用前景。

图一  弹性体制备、自修复和光降解过程示意图

图二  可见光触发弹性体降解过程表征

近日，西北大学于游教授课题组基于可光裂解金刚烷与β-环糊精纳米凝胶之间的超分子可逆识别过程，制备出了一种具有可太阳光降解的自修复超分子弹性体（Chemistry of Materials）。该弹性体表现出良好的力学强度、透明性、优异的可拉伸性（> 1500％应变）、自修复（> 85％@ 60分钟）能力以及快速光降解性质。

图三  自修复柔性导体与传感器

图四 可降解柔性超级电容器与碳纳米管纸回收利用

在此基础之上，研究人员设计了具有应力变化的自修复传感器和柔性超级电容器，并直接利用太阳光实现了器件的降解过程和碳纳米管纸电极的回收重复利用。相对其他材料而言，用于制备该弹性体的原料的价格较为低廉，且能够通过太阳光直接进行降解，从而为工业化处理电子废弃物及贵重原材料回收提供了参考技术路线。基于主客体和共价交联的双网络结构赋予材料足够的力学强度和透明性，可用于光学器件制备。此外，该弹性体受常见小分子电解质的影响较小，可通过引入电解质大幅提高其导电性质。上述性质表明该材料能够在材料科学，柔性电子学等领域得到一定的应用。

全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.8b00832