得益于粘塑性表面效应而实现的高效可伸缩密封

《Nature Materials》：Hermetic stretchable seals enabled by a viscoplastic surface effect

本研究通过调控嵌段共聚弹性体近表面区域的相分离，形成具有高密封性和大拉伸性的粘弹性表面，解决了弹性体器件因接触模块和分子渗透导致的密封性缺陷问题。该技术使可拉伸电子器件模块间气密连接成为可能，并成功集成高效气体屏障层，显著延长了钙钛矿光电器件、水凝胶热电材料及植入式生物电子设备的运行寿命，同时保持原有弹性与效率。

　　

摘要

弹性密封件可以保护可拉伸电子设备免受周围环境中活性物质的侵害。然而，弹性材料与设备模块之间的接触以及弹性体本身的小分子渗透性限制了设备的密封性能。在这里，我们提出了一种基于聚合物弹性体的粘塑性表面效应的方法，通过控制嵌段共聚物弹性体近表面区域中部分互溶极性塑料的相分离，实现了高密封性和大拉伸性的密封平台。这种粘塑性表面使得弹性体能够形成无缺陷的界面，无论界面的大小、材料化学性质或几何形状如何。这一特性有助于实现设备模块的密封集成，减少侧向泄漏，并能够无缝组装高气体阻隔层以防止气体渗透。一种包含清除组件的多层密封结构表现出与铝箔相当的高密封性能，同时仍具有橡胶带的柔韧性。这一突破延长了钙钛矿光电器件、水凝胶热电器件和可植入生物电子器件的使用寿命，而不会牺牲它们的拉伸性或效率。