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  可穿戴和印刷電子的實現(xiàn)高度依賴于可印刷、高分辨、可拉伸電極材料的發(fā)展。由于具有高導電性、室溫下可流動、無毒等特性，液態(tài)金屬（EGaIn）是制備可拉伸電極的理想材料。但是，液態(tài)金屬的低粘度和牛頓流體行為，使其很難直接通過印刷打印技術構建高精度的電極圖案。而利用具有core-shell結構的液態(tài)金屬納米顆粒作為導電組分的復合導電油墨，也常被用于構建可拉伸的印刷電極材料。但其印刷電極同樣受限于低導電率，低拉伸性，低分辨率，低粘度，低穩(wěn)定性，或者低分散性等問題。

  近期，南開大學材料科學與工程學院梁嘉杰教授團隊利用含金剛烷和環(huán)糊精接枝的聚乙烯醇同時作為液態(tài)金屬納米顆粒的乳化劑、分散劑和流變劑，首次提出了“水包金屬”乳液的概念，通過金剛烷和環(huán)糊精的動態(tài)主客體作用力，制備具有粘彈性的水包液態(tài)金屬乳液膠體油墨。該新型的乳液膠體油墨具有以下特點：（1）制備過程簡單，通過超聲分散技術即可使得液態(tài)金屬在水中乳化；（2）在乳化過程中，含金剛烷和環(huán)糊精接枝聚乙烯醇將液態(tài)金屬顆�；⒎�(wěn)定分散在水中；（3）同時乳化劑吸附于液態(tài)金屬顆粒與水界面形成乳液；通過金剛烷與環(huán)糊精之間形成主客體作用，將相鄰兩個液態(tài)金屬顆粒鏈接在一起，形成液態(tài)金屬顆粒在水中相互交聯(lián)的乳液膠體；（4）該乳液具有粘度大，展現(xiàn)出流變性以及優(yōu)異的膠體穩(wěn)定性，可通過3D打印和絲網(wǎng)印刷等技術直接構筑高精度電極圖案（約65微米）。打印所得可拉伸電極材料，可通過拉伸應力誘導燒結，激發(fā)應力非常低（<1.5%）。同時，電極可拉伸至800%應變，導電率超過15800 S/cm，并且具有優(yōu)異的拉伸循環(huán)穩(wěn)定性和魯棒性。該乳液膠體能夠實現(xiàn)高打印分辨率、高導電性和超高拉伸性能的復雜電子器件的構建，為未來這類可穿戴柔性器件的發(fā)展提供了平臺。

圖 1. 水包金屬乳液膠體及其印刷電子線路

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c04299

  梁嘉杰教授簡介：

  梁嘉杰，南開大學材料科學與工程學院教授，博士生導師。2011年博士畢業(yè)于南開大學高分子研究所；隨后加入美國加州大學洛杉磯分校從事博士后研究工作；2014年加入美國Polyradiant公司；2016年加入南開大學材料科學與工程學院開展獨立工作，建立柔性印刷功能器件實驗室。梁嘉杰教授一直致力于研究高分子納米復合材料及其在柔性印刷功能器件的構建和集成中的應用。研究領域涵蓋高分子化學與物理、材料科學與工程、化學、電子工程學以及物理學等眾多交叉學科。近年來發(fā)表論文40多篇，包括Nature Photonics, Nature Communications, Matter, Advanced Materials, Nano Letters等國際著名期刊雜志，其中8篇入選ESI Top 1%高被引論文，論文他引8800多次。入選國家級青年人才項目，天津市中青年科技創(chuàng)新領軍人才，并獲天津市杰出青年基金。