We report the use of microcapsules containing suspensions of polymer-stabilized carbon nanotubes and/or graphene flakes for the autonomic restoration of conductivity in fractured gold lines. Multilayered samples were prepared in which microcapsules were embedded in layers of epoxy above and below a glass slide patterned with gold lines. Upon sample fracture, conductivity was lost as a crack formed in the gold line. Simultaneous release of carbon nanotubes and/or graphene suspensions from capsule cores restored conductivity in minutes. We suggest a healing mechanism in which the released carbon nanomaterials bridge gaps in the gold lines.

1.
P.
Viswanadham
and
P.
Singh
,
Failure Modes and Mechanisms in Electronic Packages
(
Chapman & Hall
,
1998
).
2.
K.
Jonnalagadda
,
Microelectron. Reliab.
42
,
253
258
(
2002
).
3.
J.
Vetter
,
P.
Novák
,
M. R.
Wagner
,
C.
Velt
,
K.-C.
Möller
,
J. O.
Besenhard
,
M.
Winter
,
M.
Wohlfahrt-Mehrens
,
C.
Vogler
, and
A.
Hammouche
,
J. Power Sources
147
,
269
(
2005
).
4.
H.
Gabrisch
,
J.
Wilcox
, and
M. M.
Doeff
,
Electrochem. Solid-State Lett.
11
,
A25
(
2008
).
5.
J.
Christensen
and
J.
Newman
,
J. Electrochem. Soc.
153
,
A1019
(
2006
).
6.
K.
Evanoff
,
J.
Khan
,
A. A.
Balandin
,
A.
Magasinski
,
W. J.
Ready
,
T. F.
Fuller
, and
G.
Yushin
,
Adv. Mater.
24
,
533
(
2012
).
7.
B. J.
Landi
,
M. J.
Ganter
,
C. D.
Cress
,
R. A.
DiLeo
, and
R. P.
Raffaelle
,
Energy Environ. Sci.
2
,
638
(
2009
).
8.
M. M.
Caruso
,
S. R.
Schelkopf
,
A. C.
Jackson
,
A. M.
Landry
,
P. V.
Braun
, and
J. S.
Moore
,
J. Mater. Chem.
19
,
6093
(
2009
).
9.
S. A.
Odom
,
M. M.
Caruso
,
A. D.
Finke
,
A. M.
Prokup
,
J. A.
Ritchey
,
J. H.
Leonard
,
S. R.
White
,
N. R.
Sottos
, and
J. S.
Moore
Adv. Funct. Mater.
20
,
1721
(
2010
).
10.
B. J.
Blaiszik
,
S. L. B.
Kramer
,
M. E.
Grady
,
D. A.
McIllroy
,
J. S.
Moore
,
N. R.
Sottos
, and
S. R.
White
,
Adv. Mater.
24
,
398
(
2012
).
11.
S. A.
Odom
,
S.
Chayanupatkul
,
B. J.
Blaiszik
,
O.
Zhao
,
A. C.
Jackson
,
P. V.
Braun
,
S. R.
White
, and
J. S.
Moore
,
Adv. Mater.
24
,
2578
(
2012
).
12.
K. A.
Williams
,
A. J.
Boydston
, and
C. W.
Bielawski
,
J. R. Soc., Interface
4
,
359
(
2007
).
13.
S.
Gupta
,
Q.
Zhang
,
T.
Emrick
,
A. C.
Balazs
, and
T. P.
Russell
,
Nature Mater.
5
,
229
(
2006
).
14.
R.
Verberg
,
A. R.
Dale
,
P.
Kumar
,
A.
Alexeev
, and
A. C.
Balazs
,
J. R. Soc. Interface
4
,
349
(
2007
).
15.
G. V.
Kolmakov
,
R.
Revanur
,
R.
Tangirala
,
T.
Emrick
,
R. P.
Russel
,
A. J.
Crosby
, and
A. C.
Balazs
,
ACS Nano
4
,
1115
(
2010
).
16.
K.
Kratz
,
A.
Narasimhan
,
R.
Tangirala
,
S.
Moon
,
R.
Revanur
,
S.
Kundu
,
H. S.
Kim
,
A. J.
Crosby
,
T. P.
Russell
,
R.
Emrick
,
G.
Kolmakov
, and
A. C.
Balazs
,
Nat. Nanotechnol.
7
,
87
(
2012
).
17.
H. W.
Lee
,
W.
You
,
S.
Barman
,
S.
Hellstrom
,
M. C.
LeMieux
,
J. H.
Oh
,
S.
Liu
,
T.
Fujiwara
,
W. M.
Wang
,
B.
Chen
,
Y. W.
Jin
,
J. M.
Kim
, and
Z.
Bao
,
Small
5
,
1019
(
2009
).
18.
M. J.
O’Connell
,
S. M.
Bachilo
,
C. B.
Huffman
,
V. C.
Moore
,
M. S.
Strano
,
E. H.
Haroz
,
K. L.
,
Rialon
,
P. J.
Boul
,
W. H.
Noon
,
C.
Kittrell
,
J.
Ma
,
R. H.
Hauge
,
R. B.
Weisman
, and
R. E.
Smalley
,
Science
297
,
593
(
2002
).
19.
M. S.
Arnold
,
A. A.
Green
,
J. F.
Hulvat
,
S. I.
Stupp
, and
M. C.
Hersam
,
Nat. Nanotechnol.
1
,
60
(
2006
).
20.
K.
Yamamoto
,
S.
Akita
, and
Y.
Nakayama
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
35
,
L917
(
1996
).
21.
C.
Park
,
J.
Wilkinson
,
S.
Banda
,
Z.
Ounaies
,
K. E.
Wise
,
G.
Sauti
,
P. T.
Lillehei
, and
J. S.
Harrison
,
J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys.
44
,
1751
(
2006
).
22.
M.
Ganzhorn
,
A.
Vijayaraghavan
,
A. A.
Green
,
S.
Dehm
,
A.
Voigt
,
M. C.
Hersam
, and
R.
Krupke
,
Adv. Mater.
23
,
1734
(
2011
).
23.
M. S.
Dresselhaus
,
G.
Dresselhaus
,
R.
Saito
, and
A.
Jorio
,
Phys. Rep.
409
,
47
(
2005
).
24.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4737935 for details on our microcapsule fabrication and characterization, four-point bend sample fabrication, and testing including the Wheatstone bridge setup, thermogravimetric analysis, AFM images, and additional optical microscope images and diagrams.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.