柔性可穿戴電子器件具有重量輕、變形能力強、易集成于穿戴衣物等特點，在醫療、健康、人機交互、軟體機器人等領域具有應用前景。提高導體和傳感器的變形能力，保證其優異的電學性能，是該領域研究的重點問題。 

中國科學院力學研究所非線性力學國家重點實驗室柔性材料、結構與器件力學課題組與北京航空航天大學合作，設計并制備出具有多尺度螺旋結構、大變形能力以及高穩定性的導電材料（碳納米管CNTs）/聚合物（聚氨酯PU）復合材料。該研究從理論和實驗上證實微/納米多尺度結構耦合作用對材料力學性能的增強效應。 

研究人員在取向的PU納米纖維基底上均勻噴涂CNTs分散液，通過加捻至過捻狀態，得到具有多尺度螺旋結構的CNTs/PU纖維。CNTs在加捻過程中包覆于纖維內部，形成三明治狀的CNTs/PU復合結構，提升材料的結構穩定性。涂覆的CNTs提升材料的力學強度，且在多級結構的協同作用下，螺旋纖維可拉伸至自身17倍。因其超可拉伸性能、制備成本低、普適性強、可編織等優點，可應用于柔性機器人、大應變傳感器件及智能可穿戴織物等領域。

相關研究成果發表在ACS Nano上（ACS Nano 2020,14,3442），力學所研究員蘇業旺、北京航空航天大學教授趙勇和副教授王女為論文共同通訊作者。研究工作獲得國家自然科學基金委等的支持。
 

具有多尺度纏繞互鎖螺旋結構的碳納米管（CNTs）/聚氨酯（PU）纖維

來源： 力學研究所