中科大赵刚团队ACS Nano：电纺纤维上模版印刷液态金属，实现高性能柔性电子！

中科大赵刚团队在ACS Nano发表研究，通过电纺纤维上模版印刷液态金属，成功实现了高性能柔性电子的制备。以下是详细介绍：研究背景近年来，柔性电子作为一种新兴技术，在各个领域都显示出潜在的应用前景。随着物联网时代的到来，开发和部署无数的柔性电子系统势在必行。然而，材料和制造技术是制约柔性电子发展与商业化的关键因素。研究内容开发新技术：作者开发出一种简单、快速、绿色的柔性电子器件制备技术，即采用模版印刷工艺在静电纺丝制备的热塑性聚氨酯（TPU）纳米纤维膜上印刷液态金属。逐层组装制备多种器件：通过逐层组装，可以参数化地制备出柔性电路、电阻器、电容器、电传感器及复合器件。这些器件表现出优异的可伸缩性、透气性和稳定性，同时具有多层性和可重构性。图1：柔性电子的制备流程及表征。概念性验证：作为概念性证明，该策略被用于成功地制造出柔性显示器、柔性传感器和柔性滤波器。而且这些柔性电子器件还可以被回收和重新配置。研究成果器件性能优异：延展性：柔性电子器件具有超级可拉伸性，能够适应各种复杂形变。透气性：由于采用纳米纤维膜作为基底，器件具有良好的透气性，适合穿戴应用。稳定性：在不同环境条件下，器件表现出优异的稳定性，确保长期使用的可靠性。图2：柔性电子器件的延展性、透气性和稳定性。液态金属与TPU纳米纤维的相互作用：研究揭示了液态金属与TPU纳米纤维之间的良好相互作用，这是实现高性能柔性电子的关键。图3：液态金属(LM)和TPU纳米纤维的相互作用。应用实例：超级可拉伸线和柔性显示器：展示了基于该技术制备的超级可拉伸线和柔性显示器，具有出色的柔韧性和显示效果。图4：超级可拉伸线和柔性显示器。柔性应变传感器：用于监测人体运动，表现出高灵敏度和宽检测范围。图5：柔性应变传感器用于监测人体运动。柔性电容器：用于接触和压力传感，具有快速响应和高稳定性。图6：柔性电容器用于接触和压力传感。回收与重构：柔性电子器件可被回收和重新配置，降低了成本，提高了资源利用率。图7：柔性电子器件的回收与重构。研究意义该研究提出了一种创新的柔性电子器件制备方法，解决了传统方法在材料选择和制造工艺上的局限性。通过模版印刷液态金属和静电纺丝技术的结合，实现了高性能、可回收的柔性电子器件的制备，为柔性电子技术的发展提供了新的思路和方向。论文信息第一作者：Meng Wang、Chao Ma通讯作者：赵刚教授通讯单位：中国科学技术大学DOI：10.1021/acsnano.1c05762论文标题：Stencil Printing of Liquid Metal upon Electrospun Nanofibers Enables High-Performance Flexible Electronics发表期刊：ACS Nano