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高性能密封材料可以防止外部破壞性氣體/液體的滲入和內(nèi)部活性物質(zhì)的流失，對(duì)于保障柔性器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。然而，目前已有的封裝材料無(wú)法同時(shí)兼顧密封性能與可拉伸性能。例如，金屬、陶瓷薄膜封裝材料氣密性好，但不具備可拉伸性；柔性彈性體封裝材料可拉伸性能優(yōu)良，但氣密性差；傳統(tǒng)金屬、陶瓷與彈性體復(fù)合的封裝材料可拉伸性能與密封性能往往相互制約，無(wú)法滿(mǎn)足先進(jìn)柔性器件的可靠封裝需求。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了基于液態(tài)金屬的復(fù)合封裝材料，通過(guò)將常見(jiàn)液態(tài)金屬鎵銦共晶合金（EGaIn）與彈性體材料復(fù)合，并巧妙利用微米玻璃球陣列作為支撐體，防止該封裝材料在變形過(guò)程中塌陷而引起密封性能的衰減，開(kāi)發(fā)了一種高氣密性、可拉伸、能集成無(wú)線通信功能的封裝材料。

論文共同第一作者、上海交通大學(xué)博士申清臣介紹，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用該液態(tài)金屬密封復(fù)合材料，對(duì)基于水系電解質(zhì)的可拉伸鋰離子電池進(jìn)行封裝和性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在自然未拉伸狀態(tài)下，封裝的鋰離子電池可逆容量為105.5 mAh/g，經(jīng)500次充放電循環(huán)后仍可保持72.5%的初始容量，而傳統(tǒng)彈性體封裝的電池在循環(huán)約160次后完全失效；在20%拉伸應(yīng)變狀態(tài)下，電池容量仍可維持在105.0 mAh/g，且在拉伸、彎曲、扭曲等變形狀態(tài)下，其恒流充放電曲線和相應(yīng)容量幾乎保持不變。這表明此類(lèi)器件作為可拉伸電子器件中的儲(chǔ)能組件潛力巨大。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬封裝復(fù)合材料對(duì)乙醇等常用有機(jī)溶劑也具有優(yōu)異的密封效果。這有望為柔性電子器件熱管理提供全新、可靠的解決方案。