层状MXene自修复复合材料

抗裂性能超天然组织

通过仿生层状有序结构设计，解决了传统自修复软材料易裂纹扩展和疲劳失效的痛点，力学韧性超越多数生物组织。

徐建华 · Li, Yukun · Liu, Tong · 王东 · Sun, Fuyao · Hu, Po · 王琳 · Chen, Jiaoyang · Wang, Xueqin · 傅佳骏

Advanced Materials 2023

具体参数

断裂能

{'zh': '501.6', 'en': '501.6'} kJ m⁻²

疲劳阈值

{'zh': '4064.1', 'en': '4064.1'} J m⁻²

室温自修复效率

{'zh': '97', 'en': '97'} %

拉伸率

{'zh': '3200', 'en': '3200'} %

弹性模量

{'zh': '1.2', 'en': '1.2'} MPa

尺寸恢复能力

{'zh': '13', 'en': '13'} times

技术优势

韧性超越生物组织

断裂能高达501.6 kJ m⁻²，疲劳阈值4064.1 J m⁻²，均创下世界纪录，有效阻止裂纹扩展。

超大拉伸下可自愈

即使拉伸至3200%仍能保持97%的室温自修复效率，大幅延长使用寿命。

大变形后弹性恢复

从13倍拉伸后仍能实现尺寸恢复，兼具低模量（1.2 MPa）与柔顺性。

应用场景

• 可拉伸导热皮肤：兼具高导热与自修复的弹性膜，可直接贴附在柔性器件表面散热。
• 机器人关节散热：作为耐疲劳导热皮肤包裹机器人关节，实现动态散热并适应反复变形。
• 抗疲劳弹性体：超高疲劳阈值让弹性体在长期循环载荷下不失效，替代传统易疲劳材料。
• 柔性电子基材：集自修复与抗裂于一身，作为基材可大幅延长柔性电子器件的使用寿命。
• 仿生结构材料：层层组装仿生层状结构以获得超越天然组织的力学性能，用于高性能结构应用。