光激发自修复材料能够实现高时空分辨率的远程控制，近年来在多个领域受到了广泛关注。然而，在大多数情况下，需要高能量的紫外线（UV）来引发动态共价键交换，且修复过程耗时较长（>12小时）。近日，av直播
周祚万教授团队根据多尺度理论计算，提出基于可见光激发下的二碲键动态交换反应和氢键重组协同作用机制，制备了一种基于双重动态交联网络的PDMS弹性体，实现了复合材料在可见光照射下的快速自修复。理论计算和实验分析相结合的机理研究揭示，该聚合物的光响应自修复行为源于二碲键在光照下产生高活性碲自由基，并发生独特的交叉耦合反应，并同时发生氢键重组。力学性能测试结果显示，通过双重动态交联网络工程构筑的Te‒Te‒PDMS弹性体展现出优异的机械性能和快速自修复能力，可见光（氙灯）照射60分钟，抗拉强度等力学性能恢复高达97%；与此同时，365 nm紫外光照射30分钟，性能恢复更是达到98%。该研究为设计具有动态共价键系统的自修复聚合物提供了一种新方法，推动了动态化学领域的发展。与此同时，文章进一步研究发现，经过AgNWs改性的Te‒Te‒PDMS复合材料表现出良好的电导率恢复特性，可应用于可穿戴传感领域，例如手指弯曲、腕关节运动等人体关节运动以及发声时喉部振动等监测。
上述研究成果以“Visible light-initiated rapid self-healing of PDMS elastomers engineered through dual dynamic bonding networks for smart sensors”为题发表于材料领域知名期刊《Materials Horizons》，并以Inside Front Cover形式予以报道。论文第一作者为av直播
博士生代明凤，导师周祚万教授为通讯作者。
原文链接：//doi.org/10.1039/d5mh00655d
以下为文章主要插图及说明：
图1. Te‒Te‒PDMS弹性体的结构设计和双重动态网络结构示意图。（a）Te‒Te‒PDMS的分子结构。（b）双重动态相互作用：非共价（氢键）和共价（二碲键）相互作用。（c）在可见光照射下，二碲键的光响应行为通过二碲键的动态交换反应实现。
图2. Te‒Te‒PDMS弹性体的结构表征。（a）Te‒Te‒PDMS的¹H NMR谱图。（b）为（a）中标记区域的扩展谱区。（c）IPDI、NH₂–PDMS–NH₂和Te‒Te‒PDMS弹性体的FT-IR谱图。（d）NH₂–Te–Te–NH₂单体和Te‒Te‒PDMS弹性体的XPS总谱。（e–h）高分辨XPS谱图：NH₂–Te–Te–NH₂的（e）Te 3d和（f）C 1s谱图，Te‒Te‒PDMS弹性体的（g）Te 3d和（h）C 1s谱图。
图3. Te‒Te‒PDMS（R=2:8）弹性体的光激发自修复性能。初始样品和不同波长的光源下修复30分钟后样品的（a）应力-应变曲线和（b）拉伸强度（σ）、断裂伸长率（ε）的恢复率。（c）光激发修复前后Te‒Te‒PDMS弹性体的数码照片。（d）在氙灯照射下（5 mW/cm²）力学性能恢复情况随时间的演变。（e）σ和ε恢复效率与照射时长的关系。（f）已报道的光激发自修复聚合物材料性能对比。（g）在0/10/30/60分钟间隔下的氙灯照射损伤弹性体的原位光学照片。
图4. Te‒Te‒PDMS弹性体自修复机理分析。（a）在25–150°C范围内Te‒Te‒PDMS弹性体的FT-IR谱图。在（b）紫外光（365 nm）和（c）可见光（氙灯）照射下的原位电子顺磁共振（EPR）谱图。（d, e）密度泛函理论（DFT）计算NH₂–Te–Te–NH₂从S₀→S₁跃迁对应的结构演变和所需能量：（d）基态（S₀）NH₂–Te–Te–NH₂的构象，（e）激发态（S₁）NH₂–Te–Te–NH₂的构象，Te–Te键长从2.85 Å延伸至3.12 Å，激发能为2.69 eV。（f）NH₂–Te–Te–NH₂分子S₀→S₁跃迁的电子密度差等值面（等值=0.005）。红色和冰蓝色区域分别对应激发后电子密度增加和减少的区域。（g）二碲键动态交换和氢键重组协同作用使Te‒Te‒PDMS弹性体自修复的机理示意图。
图5. AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料的制备及结构表征。（a）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料的制备工艺流程示意图。（b, c）AgNWs的形貌：（b）TEM图像，（c）EDS元素分布图。（d）传感器件的数码照片。（e–g）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料的微观结构：（e）光学显微镜下显示的AgNWs逾渗导电网络，（f）复合材料表面的SEM图，（g）截面SEM图像显示导电层厚度。
图6. Te‒Te‒PDMS弹性体应用于可穿戴传感领域。（a）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料的应变‒电阻响应曲线。（b–d）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料作为传感器件监测人体关节运动：（b）手指弯曲运动监测，（c）腕关节运动监测，（d）发声时喉部振动监测。（e）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料作为传感电极实现电生理信号感知。（f）心电图信号（ECG）采集。（g）指节运动过程中的肌电图（EMG）信号捕捉：（i–v）拇指到小指弯曲的数码照片。（h）手指弯曲产生的EMG信号。
图7. AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料的自修复行为。（a–c）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料修复前后连接到LED灯泡电路的数码照片。（d）氙灯照射受损导电复合材料的数码照片。（e–g）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料自修复前后的光学显微镜图像。（h）无损、首次和第二次切割-修复循环后复合材料的电阻率（ρ）。（i）无损和（j）修复后样品作为传感电极测得的ECG曲线。（k）AgNWs/Te‒Te‒PDMS复合材料电导率恢复过程的示意图。
