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            中國農業大學在柔性復合功能材料及應用方面取得重要研究進展

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              近日,中國農業大學工學院何志祝副教授在Advanced Materials和Advanced Science期刊上分別以題為“Ferromagnetic liquid metal putty-like material with transformed shape and reconfigurable polarity”和“A super-stretchable liquid metal foamed elastomer for tunable control of electromagnetic waves and thermal transport”在線發表研究論文。該研究研發瞭系列新型柔性復合功能材料並創新瞭智能傳感和磁控仿生機器人等應用技術。

              具有磁控效應的復合功能材料在智能傳感、仿生機器人、能源技術和生物醫學等領域顯示出巨大的應用價值,引起瞭人們極大的研究興趣。研究小組以室溫鎵基液態金屬為基載液和釹鐵硼微顆粒為磁性載體,制備出磁極可重構的液態金屬永磁體,革新瞭傳統的永磁體固體特性和磁流體的電絕緣性。基於其特有的高導電(>106S/m)和剩磁性(>30emu/g)以及可重構性,發展瞭磁性電路打印、磁性傳感器、磁控柔性機器人等系列創新應用。特別是,研制瞭一種磁控仿生爬行機器人,其爬行速度高達29.7mm/s。該研究拓寬瞭磁性復合功能材料的內涵,同時為柔性電子、智能傳感和軟體機器等領域發展提供瞭新的研究思路。該項研究成果以Back cover paper形式發表在Advanced Materials期刊上,碩士生曹凌霄和於得海為共同第一作,何志祝副教授為通訊作者。

              隨著5G等通訊技術的快速發展,功能芯片的功率不斷提升,隨即帶來電磁污染和溫控等難題。傳統電磁屏蔽材料柔性較差,且在抑制電磁污染的同時會影響正常電磁通信,其較低的傳熱性能阻礙瞭芯片散熱。針對上述問題,研究小組構建瞭一種以低熔點金屬為多孔骨架結構並以液態金屬彈性體封裝的柔性復合功能材料,表現出獨特的熱-電-機械協同效應。該效應可用於制作壓力及形變傳感器,同時可通過拉伸對其導熱和電磁抗幹擾性能進行動態可逆調控,比如在熱拉伸400%下獲得高熱導率(8.1W/mK)、電導率(104S/cm)及電磁屏蔽效能(83dB),相同的冷拉伸卻導致低熱導率(0.5W/mK)和電磁屏蔽效能(趨於零)。另外,復合功能材料具有較高的相變潛熱(117J/mL),可有效降低柔性電子器件溫升。上述研究可進一步拓展到可穿戴電子以及動植物生理在線監測等應用交叉領域。該研究在線發表於Advanced Science期刊,碩士生於得海為第一作,何志祝副教授為通訊作者。

              上述研究得到國傢自然科學基金重點項目、國傢電網公司科技項目以及中國農業大學優秀人才引進啟動經費等支持。