液態(tài)金屬（Liquid metal, LM）具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、流動(dòng)性、低模量和生物相容性等諸多優(yōu)異性能，是制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復(fù)合，通常將LM進(jìn)行納米化與表面包覆來(lái)提高其可加工與可復(fù)合性能。多數(shù)情況下，采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制備困難、易變性、難加工復(fù)合等問(wèn)題。所以獲得膠體/化學(xué)穩(wěn)定性好、易于加工和處理，且功能豐富的LM液滴仍存在極大的挑戰(zhàn)。
青島能源所李朝旭研究員帶領(lǐng)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）制備穩(wěn)定的LM納米液滴膠囊的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)LM在超聲條件下能夠引發(fā)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(guò)在己內(nèi)酯單體或其溶液中超聲LM引發(fā)開(kāi)環(huán)聚合，制備聚己內(nèi)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(xué)穩(wěn)定性和在有機(jī)溶劑分散性外，還具良好的光熱效應(yīng)、生物相容性、生物降解性和高分子相容性。同時(shí)，LM納米膠囊不僅可以通過(guò)壓力燒結(jié)，制備可拉伸柔性電子器件，而且可通過(guò)簡(jiǎn)單的熱壓、澆筑等方法構(gòu)筑具有光熱效應(yīng)、耐撕裂等多功能的熱塑性復(fù)合材料（圖1）。這種LM引發(fā)的開(kāi)環(huán)聚合策略為制備穩(wěn)定且熱/光可塑的LM納米膠囊及其多功能復(fù)合材料提供了途徑，在生物醫(yī)學(xué)、軟電子和智能機(jī)器人等眾多領(lǐng)域具有巨大的前景。相關(guān)成果近期發(fā)表于材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Advanced Materials》（《先進(jìn)材料》）上。
圖1. 液態(tài)金屬引發(fā)e-己內(nèi)酯開(kāi)環(huán)聚合制備液態(tài)金屬膠囊粉體及其應(yīng)用展示。
上述研究獲得國(guó)家自然科學(xué)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(chuàng)新基金、山東省海洋生物質(zhì)纖維材料與紡織品協(xié)同創(chuàng)新中心等項(xiàng)目和機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)支持。 (文/圖 李明杰 李現(xiàn)凱)
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202003553?
