纺织品的三维多孔结构具有透气性,能够为人体提供舒适的穿着体验,这使得电子织物成为开发下一代可穿戴设备的理想平台。在这一领域,可拉伸且透气的导体是构建器件的关键材料,它通常通过将金属纳米结构和涂层组装到纤维上制成。这类导体虽然在松弛状态下具有高导电性,但在反复拉伸过程中,导电网络容易断裂和退化,从而影响设备的稳定性。相较于固态导电材料,液态功能材料因其天然的可变形性和耐久性而备受关注,尤其是镓基液态金属合金。这类材料具有高导电性、低熔点和良好的生物相容性等优势。然而,液态金属基导体在拉伸时电阻通常会快速增加,从而影响器件和设备的稳定工作。目前,关于在大应变下电阻变化极小的可拉伸导体的研究仍然较少,需要进一步探索。
针对上述挑战,南京大学陆延青教授和孔德圣教授团队开发了一种可原位变形的液态金属微网导体材料。他们利用旋涂技术结合金属模板,将液态金属涂敷到弹性微纤维织物上,形成高分辨率的导电图形。通过调控工艺参数,液态金属涂层可制成微网多孔结构,从而兼具良好的透气性。在初次拉伸时,液态金属微网表面的天然氧化层会随之生长,阻碍其完全回弹,使光滑表层转变为褶皱结构。这种微观结构的变化使液态金属涂层的形变模式从拉伸-松弛转变为折叠-展开,从而显著抑制了电阻的变化。例如,在拉伸至300%超大应变的过程中,液态金属微网的电阻变化率仅为11%。这项研究表明,空气为微纳尺度的液态金属提供了天然的反应环境,为操控和提升其性能开辟了新的途径。相关研究成果以题为“Stretchable and Permeable Liquid Metal Micromeshes Featuring Strain-Insensitive Resistance Through In Situ Structural Transformations”的论文发表在最新一期《Advanced Materials》上。
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