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  液態(tài)金屬因其高導(dǎo)電性和流動(dòng)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(shí)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(xì)力促使EGaIn微/納液滴發(fā)生自發(fā)燒結(jié)，進(jìn)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(tuán)聚體和互連網(wǎng)絡(luò)共同參與的固液雙相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（圖3）相關(guān)性能如下：

  1）初始電導(dǎo)率高達(dá)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(jiǎn)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(dòng)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(jìn)一步地，將該導(dǎo)體應(yīng)用于多層柔性心電監(jiān)測(cè)貼片中，并結(jié)合多層感知機(jī)（MLP）前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)5種個(gè)人狀態(tài)的準(zhǔn)確識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)97.5%。

圖2固液雙向?qū)w的本征導(dǎo)電和應(yīng)變不敏感機(jī)制

圖3本征導(dǎo)電固液雙相導(dǎo)體的機(jī)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(jī)學(xué)院副院長(zhǎng)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、東華大學(xué)杰出青年教授計(jì)劃項(xiàng)目和國家青年教師科研創(chuàng)新能力項(xiàng)目的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.05.020