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  聚硅氧烷因其可拉伸性、與皮膚接近的模量、穩(wěn)定性和優(yōu)異的生物可兼容性，被廣泛地應(yīng)用在電子皮膚和可穿戴電子領(lǐng)域。然而，常用的聚硅氧烷缺乏自修復能力和自粘性。自修復能力可以提高柔性器件的使用壽命，而自粘性可以有助于電子元器件的貼裝和黏附在皮膚上保證長期使用的穩(wěn)定性。目前在分子設(shè)計上，主要通過引入可逆鍵（氫鍵、配位鍵、動態(tài)亞胺鍵等）的辦法來實現(xiàn)自修復性能，但往往需要的時間較長完成修復，有時要依靠外界刺激（水、熱等）以加快修復過程，在一定程度上影響了器件的正常工作。而增加自粘性主要通過仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計（壁虎腿結(jié)構(gòu)、章魚吸盤結(jié)構(gòu)等）或降低交聯(lián)密度制備壓敏膠來實現(xiàn)。采用仿生結(jié)構(gòu)通常需要復雜的工藝，降低交聯(lián)密度則會影響材料的機械性能。

  基于此，復旦大學材料科學系李卓青年研究員課題組在前期工作的基礎(chǔ)上（Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 27278-27288.），設(shè)計開發(fā)了一種具有超快自修復能力、優(yōu)異自粘性和良好機械性能的新型聚硅氧烷（圖1，以下稱為block PBS）。該工作構(gòu)建了具有超高柔性的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷-二硫蘇糖醇嵌段聚合物，并進一步通過硼酸進行交聯(lián)。獲得的block PBS一方面因為鏈段的超高柔性和運動性獲得了較高修復速度，另一方面形成高密度的羥基和硼酸酯動態(tài)交聯(lián)保證了良好的自修復性能和力學性能。Block PBS具有0.43 MPa的機械強度和高達1500 %的拉伸性能，而且在室溫下?lián)p傷后僅30秒內(nèi)就能恢復100%的原有機械性能（圖2），是迄今為止修復最快的自修復彈性體之一。同時，該材料在空氣和水下的各種表面仍具有良好的自粘性，并可共形貼附到任何表面（圖3）。以block PBS作為基底制備的電生理（EP）電極（圖4），其信噪比與商業(yè)電極相當，且在不同狀態(tài)下運行（空氣、水下、運動狀態(tài)）的穩(wěn)定性高于商業(yè)電極。該成果以Ultrafast self-healing and self-adhesive polysiloxane towards reconfigurable on-skin electronics”為題，發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》上，第一作者為復旦大學博士后唐淼，通訊作者為復旦大學李卓青年研究員和武利民教授。該工作得到了科技部國家重點研發(fā)計劃和上海市青年科技啟明星計劃的支持。

圖1 嵌段PBS的合成路線、交聯(lián)類型及自修復機制

圖2 嵌段PBS的自修復及機械性能

圖3 嵌段PBS的自粘附性和可重構(gòu)性

圖4 嵌段PBS基電生理學電極的性能

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d1ta09096h