Исследовательская группа под руководством профессора Чжу Цзиня из Китайской академии наук (CAS) разработала полиуретан с превосходными свойствами растяжимости, прочности, самовосстановления. Работа опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Растяжимая электроника, которая становится все более ценным рубежом для следующего поколения электронных устройств, может принимать мягкие и изогнутые формы. Она будет играть весомую роль в эпоху искусственного интеллекта и изменит повседневную жизнь людей.

Эластомеры включены в растягивающуюся электронику и наделяют ее различными механическими свойствами. И даже дополнительными функциями — например, самовосстановлением для поддержания долговечности и стабильности растяжимой электроники. Однако компромисс между механическими свойствами (т.е. растяжимостью и ударной вязкостью) и самовосстановлением ограничивает оптимизацию общих свойств эластичной матрицы.

Вдохновленные биологическими свойствами человеческих мышц, исследователи синтезировали полиуретан (DA-PU) для растягиваемой электроники. Он содержит донорные и акцепторные группы, попеременно распределенные вдоль основной цепи для достижения как внутрицепочечных, так и межцепочечных донорно-акцепторных элементов — D–A.

Благодаря белку скелетных мышц — титину, мышцы человека могут выполнять сотни циклов концентрации и расслабления за короткое время. Его внутримолекулярные вторичные взаимодействия могут быть обратимы, прерваны и свернуты, чтобы восстановить мышцу. Точно так же, благодаря обратимой самосборке D–A, полиуретан может выполнять один и тот же или несколько циклов концентрации и релаксации без остаточной деформации.

DA-PU продемонстрировал удивительные механические характеристики. Более того, исследователи изготовили растягиваемый емкостный датчик на основе DA-PU, который продемонстрировал растяжимость, противоусталостные и самовосстанавливающиеся свойства даже после критической деформации.