近日，北京化工大学材料科学与工程学院、有机无机复合材料国家重点实验室甄永刚教授等人在National Science Review期刊上发表了最新研究性论文“Simultaneous enhancement of stretchability, healability and carrier mobility in polymer semiconductors via hierarchical hydrogen-bonded engineering”。

 可拉伸聚合物半导体是柔性电子学发展的关键材料，在可穿戴电子设备、人机交互等领域具有非常广阔的应用前景，但这类材料长期面临电荷传输性能与拉伸/自修复性能之间的难以兼容矛盾。氢键因其自发可逆的特性赋予了聚合物较好的拉伸性和自修复性。然而，目前报道的自修复聚合物半导体材料主要基于单级氢键构建，难以兼顾优异的拉伸、自修复性能与良好的电荷传输特性。由两个或更多官能单元形成的多级氢键，可产生不同强度的氢键作用，从而拓宽物理交联点结合强度的分布，进而通过协同效应促进本征可拉伸性与自修复能力，但是目前尚未有研究利用多级氢键开发兼具可拉伸与可修复性能的聚合物半导体。

为解决上述难题，本工作将多级氢键单元N,Nʹ–二氨基甲酰吡啶–2,6–二甲酰胺引入吡咯并吡咯二酮聚合物主链中，构建了多级氢键动态交联聚合物半导体网络结构，既能促进链间紧密堆积以实现高效电荷传输，又可增强链动力学与柔顺性以提升拉伸性能与自愈性。其薄膜自修复后迁移率恢复至90%，制备的全拉伸晶体管阵列在150%应变下仍保持1.01 cm² V⁻¹ s⁻¹ 的高迁移率，刷新了自修复可拉伸半导体材料的性能纪录，建立了自修复可拉伸半导体材料设计的新范式。本工作提出的多级氢键工程策略为自修复、可拉伸半导体材料与器件的发展迈出了重要一步。

北京化工大学博士生岳好国、王颖、孟志豪为论文共同第一作者，北京化工大学甄永刚教授为论文的通讯作者，北京化工大学高精尖中心张磊教授，南京大学周东山教授、罗少川博士，天津大学胡文平教授为本文的共同作者，北京化工大学为第一完成单位。