青岛能源所利用液态金属引发开环聚合制备多功能液态金属纳米胶囊

液态金属（Liquid metal, LM）具有导电性、导热性、流动性、低模量和生物相容性等诸多优异性能，是制备柔性仿生功能材料的理想原料。然而，LM的超高表面张力（例如共晶镓铟合金EGaIn，624 mN m-1）限制了其与高分子等柔性材料的有效复合，通常将LM进行纳米化与表面包覆来提高其可加工与可复合性能。多数情况下，采用超声的方法纳米化LM，依靠氧化物或单分子配体层表面修饰获得包覆型LM纳米液滴。但是，目前方法获得的包覆纳米液滴仍然存在制备困难、易变性、难加工复合等问题。所以获得胶体/化学稳定性好、易于加工和处理，且功能丰富的LM液滴仍存在极大的挑战。

青岛能源所李朝旭研究员带领的仿生智能材料研究组，在前期利用生物高分子（Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1804197）及其纳米纤维（Nature Communications，2019, 10, 1-9）制备稳定的LM纳米液滴胶囊的基础上，发现LM在超声条件下能够引发乙烯基单体的自由基聚合（Chemical Engineering Journal, 2020, 392, 123788）。近期，该研究组首次通过在己内酯单体或其溶液中超声LM引发开环聚合，制备聚己内酯（PCL）壳层厚度可控的包覆型LM纳米液滴胶囊。这种LM纳米胶囊除了具有超高的化学稳定性和在有机溶剂分散性外，还具良好的光热效应、生物相容性、生物降解性和高分子相容性。同时，LM纳米胶囊不仅可以通过压力烧结，制备可拉伸柔性电子器件，而且可通过简单的热压、浇筑等方法构筑具有光热效应、耐撕裂等多功能的热塑性复合材料（图1）。这种LM引发的开环聚合策略为制备稳定且热/光可塑的LM纳米胶囊及其多功能复合材料提供了途径，在生物医学、软电子和智能机器人等众多领域具有巨大的前景。相关成果近期发表于材料领域顶级期刊《Advanced Materials》（《先进材料》）上。

上述研究获得国家自然科学基金、山东省人才工程基金、大连化物所-青岛能源所融合基金、青岛能源所科研创新基金、山东省海洋生物质纤维材料与纺织品协同创新中心等项目和机构的经费支持。 (文/图 李明杰 李现凯)

图1. 液态金属引发e-己内酯开环聚合制备液态金属胶囊粉体及其应用展示。

相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202003553