新型液态金属封装复合材料兼具拉伸性和高气密性

　　近日，上海交通大学材料科学与工程学院邓涛教授和尚文副研究员课题组联合美国北卡罗来纳州立大学迈克尔·迪基（Michael D. Dickey）教授课题组和A123系统研发中心的王浚博士，在柔性封装材料与技术领域取得了重要突破。相关研究成果近日发表在《科学》杂志上。

　　通过将常见液态金属镓铟共晶合金（EGaIn）与弹性体材料复合，并巧妙地利用微米玻璃球阵列作为支撑体防止该封装材料在变形过程中塌陷而引起密封性能的衰减，研究人员开发了一种高气密性、可拉伸、能集成无线通讯功能的封装材料，测得其氧透过系数接近于金属铝，比传统硅胶弹性体材料低8个数量级以上，解决了传统封装材料无法同步兼顾拉伸性和高气密性的难题。在此基础上，研究人员还进一步设计构筑了可无线通信的柔性封装系统，实现了柔性可拉伸锂离子电池、柔性气液相变传热器件、多功能柔性电子器件的稳定可靠封装，展示了其在柔性能源、电子信息及生物医学等领域的广阔应用前景。

　　联合团队应用该液态金属封装复合材料对基于水系电解质的可拉伸锂离子电池进行封装和性能测试。测试发现，在自然未拉伸状态下，封装的锂离子电池可逆容量为105.5毫安时/克，经500次充放电循环后，仍可保持72.5%的初始容量，而传统弹性体封装的电池在循环约160次后则完全失效；在20%拉伸应变状态下，该液态金属封装复合材料封装的电池容量仍可维持在105.0毫安时/克，且在拉伸、弯曲、扭曲等变形状态下，其恒流充放电曲线和相应的容量都几乎保持不变。

　　此外，联合团队还发现液态金属封装复合材料对乙醇等常用有机溶剂也具有优异的密封效果。联合团队设计制备了以乙醇为工质的可拉伸气液相变传热器件，研究结果表明，在拉伸和加热状态下，该液态金属封装复合材料封装后的器件有效导热率可稳定维持在300瓦/米·度以上，有望为柔性电子器件热管理提供全新可靠的解决方案。