在软电子领域，同时具有拉伸性、韧性、光学透明度、生物相容性、加工性和可回收性等各种性能的材料需求量很大。然而，由于平衡这些特性的挑战，这种材料的创造一直受到阻碍。

图1. 共聚物的结构、成形性和机械变形性。

研究者制备了一系列具有弹性的热塑性聚合物，它们的硬嵌段和软嵌段排列随机，在PI主链中分别含有软胺和硬胺。聚合反应是通过BPADA和两种不同的二胺:氨基丙基端聚二甲基硅氧烷(APPS，软胺)和4,4'-氧二苯胺(ODA，硬胺)的一锅反应进行的(图1b)。这种优化含二胺的硅氧烷在聚合物主链中的比例的方法使聚合物具有可拉伸性，同时保持PI的热稳定性和化学稳定性。特殊的软硬块的比例(R80)导致形成透明和高度拉伸的共聚物，克服了坚硬的电子和柔软的生物组织之间的不匹配。该共聚物可以形成一种超薄的薄片附着在人体皮肤上(图1c)。通过AFM观察到制备的无规共聚物表面形貌均匀，均方根粗糙度为9.5 nm。

研究者进一步展示了R80共聚物优异的可加工性，形成不同的形式，如固体和中空微纤维、纳米纤维、复制模式、纺织涂层以及约50µm的自置薄膜(图1e)。此外，该共聚物还具有良好的机械拉伸性能。R80共聚物的薄膜可以拉伸、折叠和轧制，而不会撕裂或显示任何变形(图1f)。

图2. 无规共聚物的力学性能。

共聚物的应力-应变曲线如图2a所示。随着软胺(即软块)含量的增加，它们的拉伸性能增加，这意味着拉伸强度从R0到R100会逐渐降低。拉伸强度从50 MPa (R0)下降到4.5 MPa (R80)，最终下降到0.08 MPa (R100)。同样，断裂时的应变从5% (R0)增加到333% (R80)，再增加到354% (R100)。R80共聚物具有拉伸性能，断裂应变为333%，可拉伸至15%应变，且完全恢复。

除了拉伸性，一些关键特征，如杨氏模量(图2c)、韧性(应力-应变曲线下的面积)(图2d)、拉伸强度(图2e)和断裂应变(%)(图2f)可以从共聚物的力学测量中确定。R80的模量值为22 MPa，与人额头和手臂皮肤的值(19.5 ~ 87.1 MPa)接近，说明其与人皮肤具有良好的贴合性。图2e和图2f的结果再次证明，随着软胺含量的增加，共聚物的抗拉强度降低，断裂应变增加。总之，聚合物的力学性能可以通过改变软胺的含量来定制，这有助于模拟特定类型的皮肤的力学性能。

图3. 热塑性R80共聚物的热、光学和生化性能。

图4. R80共聚物在软生物电子学中的电极稳定性及应用论证。

【小结】

虽然该共聚物的最大拉伸性能高达333%，但它存在可恢复性问题，这是由于与传统的硅酮弹性体相比，可拉伸共聚物材料的粘弹性。这限制了它使用在高度可伸缩的人类皮肤手肘关节、膝关节或手指，但它可以很容易地用于肌肉、面部、背部或内脏等部位。该共聚物在环境条件下具有良好的机械、化学和热稳定性。

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