液態(tài)金屬因其高導(dǎo)電性和流動性,在可拉伸電子器件中展現(xiàn)出巨大潛力,F(xiàn)有液態(tài)金屬基復(fù)合導(dǎo)體通常需要借助燒結(jié)或激活等額外步驟才能實現(xiàn)良好導(dǎo)電性能。本研究開發(fā)出一種無需額外導(dǎo)電激活、具備本征導(dǎo)電性的固液雙相液態(tài)金屬導(dǎo)體。
圖1 固液雙相導(dǎo)體與多層可拉伸電子應(yīng)用
(圖2)通過超聲分散技術(shù),將EGaIn液態(tài)金屬與羧甲基殼聚糖(CMCS)復(fù)合,構(gòu)建出一種水凝膠狀導(dǎo)電漿料。該漿料不需要添加任何額外的導(dǎo)電填料,僅靠EGaIn與CMCS基體之間的物理相互作用就能形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在干燥過程中,水分蒸發(fā)引起的毛細力促使EGaIn微/納液滴發(fā)生自發(fā)燒結(jié),進而形成連續(xù)的導(dǎo)電路徑。這種自組裝過程最終構(gòu)建出具有EGaIn顆粒團聚體和互連網(wǎng)絡(luò)共同參與的固液雙相拓撲結(jié)構(gòu)。(圖3)相關(guān)性能如下:
1)初始電導(dǎo)率高達20974 S/cm,無需任何激活或燒結(jié)處理;
2)2200%的應(yīng)變下電阻僅增加21倍,超一般柔性導(dǎo)體的極限;
3)經(jīng)受40000次拉伸循環(huán)后初始電阻僅增加4.8%,卓越的耐久性與穩(wěn)定性;
4)支持多層垂直互連,有效簡化柔性電子系統(tǒng)中的復(fù)雜布線問題。
其高穩(wěn)定性源于EGaIn在拉伸過程中能動態(tài)釋放并重構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),從而維持通路連續(xù)性。(圖4)進一步地,將該導(dǎo)體應(yīng)用于多層柔性心電監(jiān)測貼片中,并結(jié)合多層感知機(MLP)前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)了對5種個人狀態(tài)的準確識別,識別準確率高達97.5%。
圖2固液雙向?qū)w的本征導(dǎo)電和應(yīng)變不敏感機制
圖3本征導(dǎo)電固液雙相導(dǎo)體的機電性能
圖4多層可拉伸電子應(yīng)用
該工作以“Activation-independent biphasic liquid metal conductor enables multilayer stretchable electronics”為題發(fā)表在《Materials Today》。東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院顧偉博士為第一作者,侯成義教授和上海電機學(xué)院副院長王宏志教授為共同通訊作者(課題組主頁:https://pilab.dhu.edu.cn/afmg/)。此研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、東華大學(xué)杰出青年教授計劃項目和國家青年教師科研創(chuàng)新能力項目的支持。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.05.020
- 華南師大張振 Small:纖維素納米晶穩(wěn)定液態(tài)金屬Pickering乳液用作光熱、導(dǎo)電直寫墨水 2025-04-25
- 成都大學(xué)魏竟江/王清遠團隊、武漢理工大學(xué)傅正義院士 ACS Nano:用于電生理學(xué)電極替代的多功能傳感液態(tài)金屬基分級水凝膠 2025-04-23
- 天科大司傳領(lǐng)/朱禮玉/王冠華/徐婷 AM 封面文章: 木質(zhì)纖維素/液態(tài)金屬復(fù)合材料的功能化設(shè)計及調(diào)控策略 2025-03-31
- 華南理工大學(xué)郭建華教授團隊 AFM:可多層組裝泡孔結(jié)構(gòu)的聚乙烯醇/碳復(fù)合氣凝膠實現(xiàn)寬帶微波噪聲雙吸收和水下形狀記憶效應(yīng) 2025-05-14
- 杭師大黃又舉教授團隊 Nano Lett.:“納米雕刻技術(shù)”精準構(gòu)筑等離激元多層中空超結(jié)構(gòu) 2025-03-24
- 四川大學(xué)金勇教授課題組 CEJ:低熵罰多層級相分離策略構(gòu)筑柔而強的水凝膠 2025-03-06
- 東南大學(xué)管英士教授課題組 ACS Nano:橡膠態(tài)可拉伸垂直結(jié)構(gòu)光電探測器 2025-05-11