青島能源所李朝旭團隊《AM》:利用液態金屬引發開環聚合製備多功能液態金屬納米膠囊

2020-09-22 高分子科學前沿

液態金屬（Liquid metal, LM）具有導電性、導熱性、流動性、低模量和生物相容性等諸多優異性能，是製備柔性仿生功能材料的理想原料。然而，LM的超高表面張力（例如共晶鎵銦合金EGaIn，624 mN m-1）限制了其與高分子等柔性材料的有效複合，通常將LM進行納米化與表面包覆來提高其可加工與可複合性能。多數情況下，採用超聲的方法納米化LM，依靠氧化物或單分子配體層表面修飾獲得包覆型LM納米液滴。但是，目前方法獲得的包覆納米液滴仍然存在製備困難、易變性、難加工複合等問題。所以獲得膠體/化學穩定性好、易於加工和處理，且功能豐富的LM液滴仍存在極大的挑戰。

青島能源所李朝旭研究員帶領的仿生智能材料研究組，在前期利用生物高分子（Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1804197）及其納米纖維（Nature Communications，2019, 10, 1-9）製備穩定的LM納米液滴膠囊的基礎上，發現LM在超聲條件下能夠引發乙烯基單體的自由基聚合（Chemical Engineering Journal,2020, 392, 123788）。近期，該研究組首次通過在己內酯單體或其溶液中超聲LM引發開環聚合，製備聚己內酯（PCL）殼層厚度可控的包覆型LM納米液滴膠囊。這種LM納米膠囊除了具有超高的化學穩定性和在有機溶劑分散性外，還具良好的光熱效應、生物相容性、生物降解性和高分子相容性。同時，LM納米膠囊不僅可以通過壓力燒結，製備可拉伸柔性電子器件，而且可通過簡單的熱壓、澆築等方法構築具有光熱效應、耐撕裂等多功能的熱塑性複合材料（圖1）。這種LM引發的開環聚合策略為製備穩定且熱/光可塑的LM納米膠囊及其多功能複合材料提供了途徑，在生物醫學、軟電子和智慧機器人等眾多領域具有巨大的前景。相關成果近期發表於材料領域頂級期刊《Advanced Materials》（《先進材料》）上。

圖1. 液態金屬引發e-己內酯開環聚合製備液態金屬膠囊粉體及其應用展示。

上述研究獲得國家自然科學基金、山東省人才工程基金、大連化物所-青島能源所融合基金、青島能源所科研創新基金、山東省海洋生物質纖維材料與紡織品協同創新中心等項目和機構的經費支持。 (文/圖 李明傑 李現凱)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202003553

來源：能源所

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