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  近年來，可自愈合的智能可穿戴柔性傳感器在軟機器人、健康監測、電子皮膚和人工智能領域備受關注。然而，絕大部分可穿戴柔性傳感器不具備損傷檢測能力，難以在微裂紋產生的早期就鎖定損傷位置進行修復而造成不可挽回的損失。因而，針對及時發現肉眼不可見的損傷并激活修復，延長傳感器的使用壽命，開發一種集電觸發自愈合、損傷檢測和高靈敏度于一體的柔性傳感材料具有實際應用價值。

  近日，廣西大學徐傳輝教授課題組和中國熱科院加工所汪月瓊副研究員合作，設計制備了一種集電觸發自愈、損傷檢測和高靈敏度于一體的環氧天然橡膠（ENR）基柔性導電復合膜材料。通過膠乳成膜手段使碳納米管（CNT）和硫辛酸（LA）均勻分散于ENR基體并構建了動態共價交聯的網絡與導電通路，從而賦予ENR/LA/CNT膜優異的導電性、電熱轉換效應與自愈合性能。作為傳感器，它具有良好的機電性能，高靈敏度和優異的穩定性，可實現關節運動的檢測。在電熱轉換過程，ENR/LA/CNT膜可通過熱成像儀實現損傷檢測，同時，電熱轉換產生的熱量可激活二硫鍵的動態交換啟動損傷自修復。該研究為開發多功能可穿戴柔性傳感器提供了思路。

1、ENR/LA/CNT膜的制備和表征

圖2 ENR/LA/CNT膜的結構表征

2、ENR/LA/CNT膜的電熱性能

圖3 ENR/LA/CNT膜的電熱轉換性能

3、ENR/LA/CNT膜的電觸發自愈合和損傷檢測

  與傳統的需要加熱整個樣品進行修復的方式不同，ENR/LA/CNT膜可對損傷區域進行精確自愈。激活自愈合所需的溫度可以很容易地根據負載電壓進行調整。如圖4所示，損傷的ENR/LA/CNT膜表面溫度在6s內上升到50.7 °C。當時間增加到748s,飽和溫度可以恢復到與原始飽和溫度相同（131.5°C），而且在紅外熱圖像中也觀察到在損傷區域和完整區域之間顏色一致。ENR/LA/CNT膜愈合后的應力可恢復到初始性能近乎100%。如圖5所示，當ENR/LA/CNT膜受到損壞時，通過紅外熱像儀可清楚觀察到裂紋區域和完整區域出現明顯的色差，高亮度區域代表損傷的位置，而且裂紋區域的溫度遠高于其他區域。因此，將電觸發自愈合和損傷檢測功能結合到傳感器中，對于延長傳感器的使用壽命和確保其正常使用非常重要。 

圖5 ENR/LA/CNT膜電自愈合后的性能和損傷檢測

4、ENR/LA/CNT膜在傳感器中的應用

圖6 ENR/LA/CNT膜在傳感器的應用

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147624