近日，东南大学化学化工学院、无锡校区张久洋教授团队在国际知名期刊《Nature Communications》上发表题为《A Universal Strategy towards Self-Healing Materials via Dynamic Interfacial Liquid Metal Coordination》的研究论文，提出了一种基于多元液态金属的动态界面配位新策略，将传统的金属-配体配位键转化为动态的界面配位作用，赋予了常用聚合物材料的高效自修复性能。

  自修复聚合物材料凭借其固有的自主损伤修复能力，已成为现代智能材料系统不可或缺的组成部分。在各类自修复体系中，金属-配体配位键因其丰富的金属-配体种类和功能性而被广泛应用。然而，常见的金属-配体配位键要么结合强度过高导致稳定性过强，要么结合强度不足难以构建自修复材料。此外，有研究通过引入配位基团来实现材料的自修复能力，但这些方法通常依赖复杂的化学合成，成本高昂难以实现规模化应用。

  针对上述挑战，张久洋教授团队将配位活性金属(如银、锌等) 溶解于液态镓中，制备了兼具流动性与配位活性的多元液态金属。利用多元液态金属的液态界面流动特性，将传统过强的金属-配体配位键 (如银-硫、锌-咪唑)转化为可逆的动态界面配位作用。当材料受损时，界面活性金属原子通过液态表面迁移重构配位网络，从而实现高效自修复能力（图1）。

图1 基于多元液态金属动态界面配位的材料自修复机制

  研究表明，基于多元液态金属的动态界面配位策略赋予复合材料优异的自修复性能。以银-镓合金/天然橡胶体系为例，完全切断的样品在室温自修复180分钟后，拉伸性能恢复至原始状态的90.5%。该策略具有普适性，锌-镓合金/咪唑体系制备的复合材料在室温自修复18小时后，修复效率高达91.9%，修复后的样品可承重自身1000倍的重量（图2）。

图2 多元液态金属聚合物材料的自修复性能

  团队深入揭示了多元液态金属中活性原子的分布特性。分子动力学模拟等结果表明，银原子以单原子或小团簇形式均匀分散于液态镓基体中，并在液态金属表面形成可参与配位的活性位点。此外，通过X射线光电子能谱分析证实，多元液态金属表面受损后，新暴露的界面仍能检测到清晰的银特征峰，证明了液态界面的流动性特征（图3）。

图3 多元液态金属的结构特征及其动态界面配位机制

  此外，结合多元液态金属高导热系数的特性，制备的多元液态金属/天然橡胶薄膜可用作于热界面材料。该薄膜在90 wt.%填料含量下导热系数达6.8 W/m·K，可使芯片运行温度较天然橡胶薄膜降低32 ℃。更重要的是，该薄膜兼具优异的自修复能力，表面划伤后6小时可完全修复，散热性能恢复如初 (图4)。该工作为自修复材料提供了一种通用策略，并极大地拓展了修复合、配位化学、液态金属、柔性电子和热界面管理材料的研究领域。

图4 具备自修复性能的多元液态金属热界面材料

  金属-高分子复合材料是张久洋教授团队的重要研究方向，主要探索金属-高分子复合材料在电子功能器件、柔性电子、电子封装基础材料中的科学理论与应用前景。论文第一作者为博士研究生李志伟，张久洋教授是论文的唯一通讯作者，东南大学为第一通讯单位，该研究成果得到科技部重点研发项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等基金资助。

  论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-69609-4