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  因具有優(yōu)異的性能、適應(yīng)物理形變的能力以及便于使用等優(yōu)點，近年來柔性電子器件和可穿戴電子設(shè)備倍受人們的青睞。然而，傳統(tǒng)的電子器件難以滿足柔性和在嚴酷環(huán)境下工作的要求，電子器件的性能易受到周圍環(huán)境的影響。例如，金屬是導(dǎo)電材料的首選，但金屬易被氧化和腐蝕，從而降低其性能，甚至導(dǎo)致功能故障；污染物、濕氣、雨水、結(jié)冰和降雪也會影響電子器件的性能；在水災(zāi)、高溫或火災(zāi)中電子器件也容易毀壞。因此，能在嚴酷環(huán)境中穩(wěn)定工作的全天候型柔性電子設(shè)備引起人們極大的興趣。 

  最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所朱英杰研究員帶領(lǐng)的研究團隊在羥基磷灰石超長納米線耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，采用羥基磷灰石超長納米線作為主要原料并負載導(dǎo)電碳黑，再用聚二甲基硅氧烷進行涂層化處理，研制出了新型羥基磷灰石超長納米線基柔性防水導(dǎo)電耐火紙，集成了防水、導(dǎo)電、電熱、耐火阻燃等多個功能，能夠在各種嚴酷的環(huán)境例如強酸、強堿、高濕、高溫、水下、冰雪天氣中全天候穩(wěn)定工作。

  羥基磷灰石超長納米線和導(dǎo)電碳黑構(gòu)筑了多級粗糙結(jié)構(gòu)，聚二甲基硅氧烷涂層化提供了疏水性，多級粗糙結(jié)構(gòu)和疏水性的協(xié)同作用使柔性導(dǎo)電耐火紙具有超疏水表面，具有防水性能、自清潔功能和高熱穩(wěn)定性，還能夠耐受各種嚴酷環(huán)境。更重要的是，即使該新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙浸泡在水中也能夠穩(wěn)定工作，連接的小燈可持續(xù)發(fā)光。

  新型柔性導(dǎo)電耐火紙還具有電熱效應(yīng)，通電后能在短時間內(nèi)快速升溫，有望應(yīng)用于高效快速除冰。新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙還具有優(yōu)異的耐高溫和耐火性能，即使在火中灼燒也可以穩(wěn)定工作，連接的小燈可持續(xù)發(fā)光。由于具有多種優(yōu)異性能，新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙在高性能柔性電子器件和可穿戴電子設(shè)備中具有良好的應(yīng)用前景。

  該課題組設(shè)計并合成了一種具有紫外可裂解的PS(hv-PS'')- b-PMMA 雜臂嵌段共聚物，通過紫外光照射成為PS-b-PMMA二元嵌段共聚物和PS''均聚物的二元共混物。通過精確控制微臂嵌段共聚物中每個臂的分子量，實現(xiàn)了通過UV照射將原始圓柱納米疇區(qū)轉(zhuǎn)變成層狀納米疇區(qū)。由于UV照射區(qū)域和位置很容易使用光刻技術(shù)進行處理，可以在所需的疇區(qū)形成雙納米圖案。最后，通過定向自組裝和UV照射的組合，在單個基底中的特定區(qū)域形成良好的點和線雙納米圖案。本研究中制造的雙納米圖案可用于下一代納米光刻技術(shù)。

新型羥基磷灰石超長納米線基柔性防水導(dǎo)電耐火紙的制備和性能測試：(a)制備過程；(b) 新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙即使在水下也可穩(wěn)定工作，連接的小燈可持續(xù)發(fā)光；(c, d) 新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙的除冰過程: (c) 未加直流電壓, (d) 施加直流電壓；(e) 新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙即使在火中灼燒也可穩(wěn)定工作，連接的小燈可持續(xù)發(fā)光。 

  相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在美國化學(xué)會“應(yīng)用材料與界面”期刊上 (Fei-Fei Chen, Ying-Jie Zhu, Zhi-Chao Xiong, Li-Ying Dong, Feng Chen, Bing-Qiang Lu, Ri-Long Yang, ACS Applied Materials & Interfaces 2017, 9, 39534–39548) (第一作者為上海硅酸鹽所在讀博士生陳飛飛），并申請了一項發(fā)明專利。 

  該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、上海市科委、中科院上海硅酸鹽研究所創(chuàng)新重點項目等資助。 

  論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b09484