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近日，薄板結(jié)構(gòu)制造研究所彭林法教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港城市大學(xué)楊勇教授通過(guò)創(chuàng)新性的材料設(shè)計(jì)策略，成功制備出具有優(yōu)異抗斷裂性能的高熵氧化物（HEO）多功能納米膜。研究成果“2D fracture-resistant high-entropy-oxide scaffold enabled multifunctional nanomembrane”發(fā)表在Nature Communications上。博士生李傳政為第一作者，彭林法教授、楊勇教授為通訊作者。
在柔性電子領(lǐng)域，超薄封裝材料需兼具多種特性以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。目前，金屬氧化物薄膜雖被視為頗具潛力的候選材料，但其固有脆性極大地限制了其實(shí)用性，具體表現(xiàn)為在外力作用下易斷裂，難以維持結(jié)構(gòu)完整性與功能穩(wěn)定性。因此，開發(fā)兼具高斷裂韌性和良好環(huán)境穩(wěn)定性的超薄封裝材料，是柔性電子和材料科學(xué)領(lǐng)域亟待突破的難題。
研究人員通過(guò)聚合物表面屈曲剝離法（PSBEE）原位構(gòu)建納米氧化物支架，成功制備出獨(dú)立支撐的高熵氧化物非晶納米膜。該納米膜展現(xiàn)出近90%的延展性以及超過(guò)300MJ/m3的斷裂韌性，顯著超越了傳統(tǒng)的金屬及金屬氧化物薄膜，并優(yōu)于許多先進(jìn)的二維材料。這一優(yōu)異的力學(xué)性能源于其獨(dú)特的雙相納米結(jié)構(gòu),高熵氧化物支架與分解后的水凝膠鏈相互交織，形成了多層次的增韌機(jī)制，有效阻礙并偏轉(zhuǎn)了裂紋的擴(kuò)展路徑。此外，雙相納米結(jié)構(gòu)不僅增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能，還賦予了其多功能特性，為柔性電子器件的超薄封裝提供了新的解決方案。高熵氧化物納米膜對(duì)多種基底均表現(xiàn)出強(qiáng)附著力，并具備優(yōu)異的光學(xué)特性，可見光透射率高達(dá)83.2%。即便在高溫高濕環(huán)境及約5%的彎曲應(yīng)變條件下，該納米膜仍能有效防止柔性銅電路的氧化，展現(xiàn)出卓越的環(huán)境穩(wěn)定性與封裝性能。這種材料設(shè)計(jì)的策略不僅推動(dòng)了高熵氧化物薄膜在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用，也為其他高性能納米薄膜材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了新思路。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61446-1
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