南京理工大学傅佳骏教授课题组在柔性可拉伸导热材料领域取得关键进展，该工作以模仿跟腱组织分级微观结构为设计导向，突破了柔性动态聚合物网络疲劳耐受性差的瓶颈，在柔性复合材料体系中成功实现了“高面内导热-高弹性-高韧性-高耐疲劳性-室温自修复”的多功能耦合集成，解决了目前柔性可拉伸导热材料自修复性能和抗疲劳性能难以兼得的难题，相关成果近期在国际期刊《Advanced Materials》上发表。南京理工大学为第一通讯单位。该研究受到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持。
成果简述：开发具有类似皮肤力学性能的可拉伸导热材料对于未来智能机器人至关重要。然而，目前人工合成材料同时实现高导热、可拉伸、柔软、强韧、自修复和耐疲劳等综合性能是极其困难的，因为这些性质通常是基于完全不同甚至截然相反的分子设计策略。比如，自修复和抗疲劳对提高可拉伸导热材料的使用寿命同等重要；但是，基于均一聚合物网络设计的柔性自修复材料在存在缺陷时极易发生疲劳裂纹扩展，导致材料整体结构在使用过程发生灾难性破坏。目前，常用的能量耗散策略仅能解决柔性导热材料单次拉伸时的抗撕裂问题，对于多次循环拉伸则无效。因此，如何同时赋予导热材料自主修复能力和高耐疲劳性已成为制约高性能可拉伸导热材料发展的瓶颈难题。
针对上述挑战，本团队模拟人体跟腱组织可修复的分级“硬-软”结构，通过超分子组装技术利用MXene纳米片在柔性自修复聚脲中构建高能的连续层状结构，获得了具有超高抗疲劳性能（疲劳阈值4064.1 J m-2）的自修复导热材料，该材料同时兼具柔软、高拉伸、高弹性、高断裂韧性（501.6 kJ m-2，柔性材料中的最高值）等多种优异性能。此外，纳米片组装的层状结构还提高了材料的面内热导率，该导热材料可用于机器人关节处的驱动电机散热，无惧反复弯曲变形引发的疲劳断裂问题。
课题组简介：本课题组致力于利用超分子技术构筑智能纳米容器和功能自修复材料，并将材料应用在海洋防腐涂层、防护涂层、电磁屏蔽、电子皮肤、导热、脑机接口、锂电池等领域。近两年已取得了一系列研究成果，代表性成果包括：《自然·通讯》（Nat. Commun., 2023, 14, 130）、《先进材料》（Adv. Mater., 2023, 2300937）、《物质》（Matter, 2021, 4, 2474）、《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 7947）、《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2023, 33，2212564;2022, 32, 2204451;2020, 30, 1907109）、《储能材料》（Energy Storage Mater., 2023, 58, 204）、《材料视野》（Mater. Horiz., 2023, doi.org/10.1039/D3MH00358B; 2022, 9, 640; 2021, 8, 3356; 2021, 8, 2238）等。
来源：南京理工大学
成果链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202300937
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