近年来，可自愈合的智能可穿戴柔性传感器在软机器人、健康监测、电子皮肤和人工智能领域备受关注。然而，绝大部分可穿戴柔性传感器不具备损伤检测能力，难以在微裂纹产生的早期就锁定损伤位置进行修复而造成不可挽回的损失。因而，针对及时发现肉眼不可见的损伤并激活修复，延长传感器的使用寿命，开发一种集电触发自愈合、损伤检测和高灵敏度于一体的柔性传感材料具有实际应用价值。

  近日，广西大学徐传辉教授课题组和中国热科院加工所汪月琼副研究员合作，设计制备了一种集电触发自愈、损伤检测和高灵敏度于一体的环氧天然橡胶（ENR）基柔性导电复合膜材料。通过胶乳成膜手段使碳纳米管（CNT）和硫辛酸（LA）均匀分散于ENR基体并构建了动态共价交联的网络与导电通路，从而赋予ENR/LA/CNT膜优异的导电性、电热转换效应与自愈合性能。作为传感器，它具有良好的机电性能，高灵敏度和优异的稳定性，可实现关节运动的检测。在电热转换过程，ENR/LA/CNT膜可通过热成像仪实现损伤检测，同时，电热转换产生的热量可激活二硫键的动态交换启动损伤自修复。该研究为开发多功能可穿戴柔性传感器提供了思路。

1、ENR/LA/CNT膜的制备和表征

图2 ENR/LA/CNT膜的结构表征

2、ENR/LA/CNT膜的电热性能

图3 ENR/LA/CNT膜的电热转换性能

3、ENR/LA/CNT膜的电触发自愈合和损伤检测

  与传统的需要加热整个样品进行修复的方式不同，ENR/LA/CNT膜可对损伤区域进行精确自愈。激活自愈合所需的温度可以很容易地根据负载电压进行调整。如图4所示，损伤的ENR/LA/CNT膜表面温度在6s内上升到50.7 °C。当时间增加到748s,饱和温度可以恢复到与原始饱和温度相同（131.5°C），而且在红外热图像中也观察到在损伤区域和完整区域之间颜色一致。ENR/LA/CNT膜愈合后的应力可恢复到初始性能近乎100%。如图5所示，当ENR/LA/CNT膜受到损坏时，通过红外热像仪可清楚观察到裂纹区域和完整区域出现明显的色差，高亮度区域代表损伤的位置，而且裂纹区域的温度远高于其他区域。因此，将电触发自愈合和损伤检测功能结合到传感器中，对于延长传感器的使用寿命和确保其正常使用非常重要。 

图5 ENR/LA/CNT膜电自愈合后的性能和损伤检测

4、ENR/LA/CNT膜在传感器中的应用

图6 ENR/LA/CNT膜在传感器的应用

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147624