Controlled Assembly of Liquid Metal Inclusions as a General Approach for Multifunctional Composites

https://doi.org/10.1002/adma.202002929

镓基液态金属（LM）液滴作为分散相的软复合材料可能会在多功能材料工程中产生变革性的影响。但是，尚不清楚LM的渗透是否可以在多种基质材料中支持高的电导率。通过LM复合材料合成方法可以解决此问题，该方法重点关注基体固化/固化和液滴形成的相互关系，探索了LM浓度，粒径和沉降的综合影响。该LM复合材料已证明的功能可以推广到其他具有附加功能的基体材料中。具体来说，使用可生物降解/可再加工的塑料（聚己内酯）合成复合材料，水凝胶（聚乙烯醇）和可加工的橡胶（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯衍生物）具有广泛的适用性。该复合材料：i）具有高拉伸性和可忽略不计的机电耦合（大于600％应变）；ii）具有焦耳加热的愈合性和可再加工性；iii）具有电气和机械自愈功能；iv）可以打印。这种控制装配的方法是一种具有广泛适用的技术，用于创建具有前所未有的多功能性的新型LM复合材料。

Programmable Liquid Metal Microstructures for Multifunctional Soft Thermal Composites

https://doi.org/10.1002/adfm.202000832

柔软，可弹性变形的复合材料可以实现用于电子，机器人和可重构结构的新一代多功能材料。分散在弹性体基质中的液态金属（LM）液滴代表了一种新兴的材料结构，该结构已显示出软机械响应与出色的电气和热功能的独特组合。这些性质在很大程度上取决于材料组成和微观结构。然而，缺乏控制LM微滴形态以编程机械和功能性质的方法。在这里，通过热机械成型软复合材料中的LM液滴以在无应力的材料中创建可编程的微结构，可以克服此限制。这样可以按照规定的颗粒长宽比和方向，使LM负载达到体积的70％，能够控制整个材料主体的微观结构。通过这种对软复合材料的微结构控制，可以同时实现高达13.0 W m^-1 K ^-1的导热率的材料（在聚合物基体上增加了70倍以上）在低应力条件下具有低模量（<1.0 MPa）和高拉伸性（> 750％应变）。在要求极高的机械柔韧性和高导热性的应用中需要这些性能，这在软电子产品，可穿戴机器人以及集成到3D打印材料中的电子产品中得到了证明。