可拉伸材料广泛应用于我们日常生活的各个方面，然而，在它们中实现出色的短期和长期损伤容限，即同时具有高断裂韧性和疲劳阈值，仍然是一个挑战。香港中文大学朱世平报告了一种基于Al3+配位部分胺肟化聚丙烯腈 (Al3+ -APAN)的可修复和可拉伸材料，同时具有出色的损伤容限。该材料是通过简单的一锅酰胺肟化反应合成的，然后进行固化。由于Al3+离子与胺肟基团之间的强配位以及聚合物晶体的存在，所获得的Al3+-APAN表现出异常的断裂能和疲劳阈值，分别为102.29 ± 5.94 kJ m-2和1.73 ± 0.045 kJ m-2，远超过坚韧弹性体和水/有机凝胶，甚至一些金属。此外，Al3+-APAN具有相当大的拉伸性、相对较高的弹性模量和一旦损坏后的快速愈合能力。因此，作者设想这种新型可愈合和可拉伸的 Al3+ -APAN 具有出色的断裂韧性和疲劳阈值，有望成为保护涂层、柔性电子和机器人以及许多其他领域的候选者。
图 1. (a) 制备过程和配位相互作用示意图，(b)PAN和 Al3+-APAN 的拉伸曲线。
图2. (a) Al3+ -APAN断裂试验的载荷-位移曲线，(b)有缺口的Al3+ -APAN具有出色的强度，可承受2 kg的重量, (c) Al3+ -APAN在 50% 到 250% 的不同最大应变下的加载-卸载测试结果，(d) 滞后和 (e) 从 (c), (f) 获得的不同应变下的能量耗散结果，（G）具有不同的Al3+含量的断裂能，（H）的断裂韧性与各种材料的模量图表。
图 4. (a)使用 5 mm 针以 2 mm min -1的穿刺速度进行穿刺试验获得的的力-距离曲线，(b)在 60 °C 下 30 分钟的愈合能力，(c) 原始和愈合的Al3+ -APAN 在不同温度下的拉伸曲线，（d）阻抗谱获得的 Nyquist 图，以及（e）在 0.5 V 的外加电压下用手拉伸至约 50% 应变。
相关论文以题为Damage-resistant and healable polyacrylonitrile-derived stretchable materials with exceptional fracture toughness and fatigue threshold发表在《J. Mater. Chem. A》上。通讯作者是香港中文大学朱世平教授、朱贺研究助理教授。
参考文献：
doi.org/10.1039/D1TA06317K