电力设备和电力电子设备的长期运行会引起绝缘材料局部过热和放电，造成不可逆的绝缘损坏。这种损坏的进一步发展最终会导致设备故障，但目前对于其解决方案的研究和应用仍面临诸多挑战。

近期，受牵牛花花瓣因色素小球的存在而随环境变色的启发，重庆大学司马文霞教授团队利用微流控技术成功制备了一种具有嵌套结构的热警报自愈（HASH）微胶囊。相关研究以“Morning Glory-Inspired Dual-Function Microcapsules for the Self-Reporting and Self-Healing of Electrothermal-Induced Damage of Electrical Devices”为题目，发表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

01 本文要点

1、受牵牛花花瓣因色素小球的存在而随环境变色的启发，本研究利用微流控技术制备了一种具有嵌套结构的热警报自愈（HASH）微胶囊。

2、将微胶囊与绝缘材料相结合，无需人工外部干预，即可在带电作业条件下及时发现设备的局部过热，并自主修复出现的缺陷。

3、这些HASH微胶囊可通过人工磁定位技术预先嵌入在材料容易过热的地方。在基材中掺入微胶囊不会导致其电气或机械性能下降。

4、该技术有望应用于电气设备和电子设备，实现局部过热的早期检测和缺陷的自主修复，从而保证设备的安全并提高其使用寿命。

02 全文总结/概括

HASH（热警报自修复）微胶囊的目的是提供一种双功能热警报系统，用于对电气设备中的电热诱导损伤进行自我报告和自我修复。微胶囊的设计旨在实现以下目标：

1、局部过热的早期检测：微胶囊嵌入电气设备的绝缘材料中，可在带电作业条件下及时检测局部过热，无需人工干预。色素小球的存在可以使颜色随温度的变化而变化，从而实现温度监测和早期预警。

2、损坏的自主修复：在发生内部损伤的情况下，微胶囊可被触发破裂，释放出一种在环境湿度下会凝固的愈合剂。这种自主修复机制有助于修复现有损坏并防止绝缘缺陷，从而确保设备的使用寿命和安全性。

3、提高使用寿命：HASH微胶囊结合了自我警报和自我修复功能，有助于延长电力系统和电力电子设备中绝缘材料的使用寿命。它们能够及早发现过热问题并自主修复损坏，最终提高电气设备的使用寿命和可靠性。

利用微流控技术制备HASH微胶囊具有以下优势：

1、精准控制尺寸和形态：微流控技术能够精确控制微胶囊的尺寸和形态，确保其具有一致的大小和形状。这种精准控制有助于确保微胶囊在实际应用中的稳定性和可靠性。

2、高效生产：微流控技术可以实现高通量的微胶囊制备，提高生产效率并降低成本。通过微流控芯片，可以同时制备多个微胶囊，加快生产速度。

3、嵌入导向性：利用微流控技术制备的HASH微胶囊具有导向性，即可以精确定位和嵌入到材料中的特定区域。这种导向性有助于确保微胶囊在设备中的准确部署，提高了自愈和自报告功能的效率。

4、微观级别控制：微流控技术可以在微米尺度上操作，实现对微胶囊内部结构和成分的精细控制。这种微观级别的控制有助于优化微胶囊的性能和功能。

5、可定制化：利用微流控技术可以根据特定需求定制微胶囊的属性，如壁厚、核心材料和功能性成分等。这种定制化能够满足不同应用领域的需求，提高微胶囊的适用性和多功能性。

综上所述，利用微流控技术制备HASH微胶囊具有精准控制、高效生产、导向性、微观级别控制和定制化等优势，为电器设备的过热自报告和自愈功能提供了可靠的技术支持。

图1.HASH微胶囊的温度感应和损伤修复机制。

图2.电树枝的三维形貌。

图3.微乳液的模拟和微胶囊的形成。

图4.HASH微胶囊的制备和表征。

图5.纳米颗粒的表征结果。

图6.复合材料的内在测试结果：（a）位移-载荷曲线；（b）相对介电常数；（c）交流击穿场强的Weibull分布。

图7.复合材料的热致变色表征结果。

图8.复合材料的自修复表征结果。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c18483