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近日，理學(xué)院化學(xué)系王亞培課題組在液態(tài)電子器件領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Crystal-confined freestanding ionic liquids for reconfigurable and repairable electronics”為題發(fā)表在國際頂級期刊《自然?通訊》上。

相信大家依舊對《終結(jié)者2：審判日》中機(jī)器人T-800與T-1000驚心動(dòng)魄的纏斗場面記憶猶新，即便在科技日新月異的今天，“天網(wǎng)”制造的液態(tài)機(jī)器人T1000仍然是無數(shù)科研人員眼中難以逾越的高峰！出色的T1000可以根據(jù)環(huán)境需求隨意地進(jìn)行固態(tài)與液態(tài)重構(gòu)，具備高超的模仿以及變形能力，戰(zhàn)斗力極強(qiáng)，即使是受到重創(chuàng)后，仍然可以憑借強(qiáng)大的自愈能力實(shí)現(xiàn)自身的快速修復(fù)。不可否認(rèn)的是，整個(gè)《終結(jié)者》系列中羅伯特?帕特里克飾演的T1000都是最濃墨重彩的一筆，在每位觀眾的心中都留下了難以磨滅的印象，但是，液態(tài)機(jī)器人始終是科幻電影的產(chǎn)物。如果能夠?qū)⒁簯B(tài)機(jī)器人從幻想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，無疑將是人類文明的重大突破。

然而，傳統(tǒng)的固態(tài)電子材料多以剛性材料為主，缺乏可重塑性以及柔性，相比之下，液態(tài)電子材料流動(dòng)性強(qiáng)，具備天然的柔性、自修復(fù)性以及可重構(gòu)性，或許有望彌補(bǔ)固態(tài)電子材料的不足，但過強(qiáng)的流動(dòng)性使得液態(tài)電子材料缺乏自支撐能力，容易發(fā)生漏液問題，嚴(yán)重制約著液態(tài)電子器件的發(fā)展。

為了突破液態(tài)電子材料自支撐性不足的限制，王亞培課題組合成了一種新型的偶氮類離子液體晶體，并創(chuàng)新性地采用晶體限域的方法對常規(guī)的離子液體進(jìn)行力學(xué)性能的改造，由于離子液體晶體良好的結(jié)晶能力以及兩種離子液體穩(wěn)定的界面相容性，常規(guī)離子液體能夠被牢牢地限定在離子液晶的纖維狀晶體之間，使常規(guī)的離子液體獲得自支撐性能的同時(shí)，其固有的柔性、自修復(fù)以及可重構(gòu)性能能夠得以保留，從而獲得兼具固體力學(xué)性能與液體流動(dòng)性能的晶體限域的離子液體。

理論以及實(shí)驗(yàn)研究表明，該晶體限域的離子液體能夠維持?jǐn)?shù)米高度而不發(fā)生坍縮，能夠隨意塑形，并且重復(fù)彎曲以及拉伸后，其性能也未發(fā)生任何改變，同時(shí)，以之為骨架組裝的機(jī)器人手臂，能夠依靠其自身強(qiáng)大的可重構(gòu)性能以及修復(fù)性能抵抗任何外在的機(jī)械損傷，而這，除了體現(xiàn)出晶體限域的離子液體在柔性可穿戴領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢之外，也彰顯出了該材料在未來機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

論文第一作者為中國人民大學(xué)化學(xué)系博士研究生高乃偉，通訊作者為中國人民大學(xué)化學(xué)系王亞培教授，該項(xiàng)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和中國人民大學(xué)的大力支持。文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08433-5