近日，上海交通大學材料科學與工程學院鄧濤教授和尚文副研究員課題組聯合美國北卡羅來納州立大學邁克爾·迪基（Michael D. Dickey）教授課題組和A123系統研發中心的王浚博士，在柔性封裝材料與技術領域取得了重要突破。相關研究成果近日發表在《科學》雜志上。
通過將常見液態金屬鎵銦共晶合金（EGaIn）與彈性體材料復合，并巧妙地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程中塌陷而引起密封性能的衰減，研究人員開發了一種高氣密性、可拉伸、能集成無線通訊功能的封裝材料，測得其氧透過系數接近于金屬鋁，比傳統硅膠彈性體材料低8個數量級以上，解決了傳統封裝材料無法同步兼顧拉伸性和高氣密性的難題。在此基礎上，研究人員還進一步設計構筑了可無線通信的柔性封裝系統，實現了柔性可拉伸鋰離子電池、柔性氣液相變傳熱器件、多功能柔性電子器件的穩定可靠封裝，展示了其在柔性能源、電子信息及生物醫學等領域的廣闊應用前景。
聯合團隊應用該液態金屬封裝復合材料對基于水系電解質的可拉伸鋰離子電池進行封裝和性能測試。測試發現，在自然未拉伸狀態下，封裝的鋰離子電池可逆容量為105.5毫安時/克，經500次充放電循環后，仍可保持72.5%的初始容量，而傳統彈性體封裝的電池在循環約160次后則完全失效；在20%拉伸應變狀態下，該液態金屬封裝復合材料封裝的電池容量仍可維持在105.0毫安時/克，且在拉伸、彎曲、扭曲等變形狀態下，其恒流充放電曲線和相應的容量都幾乎保持不變。
此外，聯合團隊還發現液態金屬封裝復合材料對乙醇等常用有機溶劑也具有優異的密封效果。聯合團隊設計制備了以乙醇為工質的可拉伸氣液相變傳熱器件，研究結果表明，在拉伸和加熱狀態下，該液態金屬封裝復合材料封裝后的器件有效導熱率可穩定維持在300瓦/米·度以上，有望為柔性電子器件熱管理提供全新可靠的解決方案。
