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文章设计了一种微观焊接加固策略，通过对三维碳管网络的连接界面进行桥连焊接，构建出了一种连续的焊接增强三维导电网络（GNP-w-CNT）。结果显示，将聚酰亚胺层沉积在碳管网络的骨架上，再通过高温碳化将其转变为高结晶性的石墨结构，可以实现对碳管网络内部界面的显著增强，从而提高三维网络结构的完整性和稳定性，显著降低相邻碳管之间的接触电阻。同时，通过进一步封装柔弹性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）可以获得高导电性的复合材料（GNP-w-CNT/PDMS）并表现出良好的拉伸性能和导电性。GNP-w-CNT网络的嵌入使得复合材料具有5.7 MPa的拉伸强度和210%的超高拉伸性能。同时，GNP-w-CNT/PDMS复合材料在1000次拉伸-松弛循环后也表现出良好的循环加载稳定性。同时，其在大幅度拉伸变形下依旧能够保持良好的导电性，如在150%应变下，GNP-w-CNT/PDMS的电阻仅略微增加约20%。这是因为在拉伸状态下，焊接结构能够锚固相邻的碳管，使其发生自身结构的舒展而非结构的破坏来实现对应变的释放，从而保持导电网络的连续性。这种稳固的导电网络使得复合材料的电阻在应变卸载后几乎可以恢复到初始值。同时，GNP-w-CNT/PDMS复合材料的导电性具有显著的重复性，即使在1000次循环后仍保持稳定。

文章中图1.a)基于GNP-w-CNT/PDMS的可伸缩导体的制备原理图和可伸展导体的光学图像。b)焊接网和非焊接网的结构变化示意图。

文章中图7.a)在拉伸、弯曲、扭曲和挤压变形下发光的LED的光学图像；b)GNP-w-CNT/PDMS导体在拉伸、扭曲、弯曲和挤压过程中的电阻变化；

c)可伸展导体在人体中的可穿戴应用的图示；d)由连接到手指上的GNP-w-CNT/PDMS导体和LED组成的LED电路的光学图像。

4.研究结论

在这项工作中，作者展示了一种理想的方法来构建一个由PDMS基体支撑的互连导电网络，以形成可伸展的柔性导电复合材料。微观和光谱分析表明，通过均匀的聚合物前驱体涂层和原位热解碳化可以形成焊接结构。GNPs焊接了相邻的碳纳米管，促进了电子的连续传输路径的形成，并避免了物理变形过程中的界面的滑移和破坏。GNP-w-CNT可以在不降低共聚物机械柔软性的前提下，大大提高PDMS的导电性。该可拉伸导体具有高电导率(超过132 S m?1)、优异的伸长性(伸长率可达150%)和优异的力学稳定性(1000次伸长-释放循环)。由于GNP-w-CNT/PDMS复合材料具有较高的电导率和优异的拉伸性能，在可拉伸和可穿戴电子领域具有广阔的应用前景。将所研制的GNP-w-CNT/PDMS基可拉伸导体作为LED的可伸展导线，通过贴附在手指关节的方式验证了该可拉伸导体的适宜性和稳定性。这项工作为基于3D导电网络的可拉伸导体的开发提供了灵感，在下一代可穿戴电子领域具有广阔的应用前景。

5.作者简介

本文共同通讯作者为开元985棋牌最新官网（深圳）理工学院郑庆彬教授

郑庆彬教授2011年博士毕业于香港科技大学机械及航空航天学系，2019年加入开元985棋牌最新官网（深圳）理工学院担任助理教授并入选国家海外高层次青年人才项目。郑教授曾任香港科技大学机械及航空航天学系访问学者，德国德累斯顿莱布尼茨高分子研究所“洪堡学者”，及香港科技大学机械及航空航天学系研究助理教授，曾获德国“洪堡学者”及香港科技大学高等研究院“青年学人”等荣誉并独立主持国家自然科学基金，德国洪堡基金，香港研究资助局优配研究金等项目。郑教授长期从事纳米碳材料与集成器件的先进制造加工及其在机械、电子、航空航天、医学等领域的应用，如多功能复合材料、柔性显示、柔性传感和柔性电磁屏蔽等，取得了一系列重要研究成果，已在Progress in Materials Science, Materials Today, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Materials Horizons, Nanoscale Horizon, Nano-Micro Letters, ACS Applied Materials & Interfaces, Carbon等本领域顶级期刊发表文章60余篇，论文总计被引用5000余次，H-index为37。

本文第一作者为开元985棋牌最新官网（深圳）理工学院张飞博士

张飞博士2019年博士毕业于天津大学材料科学与工程学院，2019年加入开元985棋牌最新官网（深圳）理工学院郑庆彬教授团队担任博士后。目前主持项目包括中国博士后面上基金（一等资助）和博士后特殊资助（站中）。张博士长期从事纳米碳材料与集成器件的先进制造加工及其在界面传热、先进传感和柔性导体等领域的应用，如兼顾柔弹性的导热复合材料、柔性传感器和柔性导体等，取得了一系列重要研究成果，已在 Materials Science and Engineering: R: Reports, Advanced Functional Materials, Nature communications, Materials Horizons, Chemical Engineering Journal, Carbon等本领域顶级期刊发表文章十余篇，论文总计被引用300余次。

文章转自理工学院微信公众平台，https://mp.weixin.qq.com/s/PXGgvcq_e08mUPLv_Mcmng