相比于金属和陶瓷，聚合物因质量轻、机械延展性高、电性能易调节、加工温度低等优势在电子和能源器件中得到广泛应用。尤其在对柔性要求较高的可穿戴电子设备和生物相容性器件中，全聚合物可拉伸结构设计成为主要趋势。而聚合物在重复拉伸变形过程中容易出现机械损伤，长期处于高电压的聚合物易因内部缺陷引起的局部高电场产生电损伤，外部环境造成的化学腐蚀、热应力也是损伤的产生原因，多种损伤形式都将影响器件的性能和使用寿命。自修复功能的引入可大大提升聚合物的性能稳定性和设备的运行可靠性，不同的自修复策略已应用于多种电子和能源设备中。

图1 可完全自修复的柔性电子系统：由多种基于自修复聚合物的电子元器件组成，包括太阳能电池板、蓄电池、能量收集装置、传感器、显示器等

  首先，作者简单介绍了自修复化学的基本概念，并列举了不同应用下自修复聚合物的研究策略。根据电子器件中聚合物表现出的不同电性能，分析了自修复导体、半导体和绝缘体设计时的重点考虑因素。其中，自修复导体的电导率的修复依靠内部导电通道的重建，常将导电纳米颗粒填充到自修复动态交联聚合物基体中；自修复半导体大多基于半结晶共轭聚合物，并将可形成动态可逆共价键或相互作用的官能团引入分子主链或侧链，但这些基团对原基体共轭结构和载流子迁移率的影响不可忽略；自修复绝缘电介质要求低泄漏电流和低介质损耗，因此含金属催化剂的微胶囊自修复以及基于金属-配体相互作用和离子相互作用的修复方法因劣化聚合物的绝缘性能而不再适用。

图2 锂离子电池硅阳极表面基于主客体相互作用的动态交联聚合物粘合剂

图3 含PU侧链的自修复PDPP基半导体聚合物

图4 自修复环氧树脂作为封装材料以减少受损钙钛矿太阳能组件中的铅泄漏

  第五，作者总结了聚合物电介质中电损伤的特点，讨论了当前电损伤自修复方法的应用与局限，并明确了修复电树枝老化损伤的特殊要求和挑战。相比于机械损伤，电损伤通常同时包含物理破环和化学老化，如发光发热、产生自由基、碳化并在树枝通道内生成气体小分子。针对电损伤的特点和绝缘介质的性能要求，归纳了聚合物基于电致发光、阴离子聚合等的微胶囊自修复和基于氢键超分子、静电相互作用、Diels-Alder可逆键等的本征型自修复策略以及利用超顺磁纳米颗粒靶向修复热塑性材料的自修复方法。

  最后，作者对上述面向不同电子和能源器件应用的自修复聚合物的最新研究进行总结和展望，分析了目前自修复聚合物广泛应用所面临的挑战，加工工艺的不兼容、性能测试环境的局限以及与传统材料关键性能的差异都是自修复设计中需要优化的因素，同时高度肯定了自修复聚合物对延长器件使用寿命和推动未来可持续发展的积极影响。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00231