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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(dǎo)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(shù)構(gòu)建高精度的電極圖案。而利用具有core-shell結(jié)構(gòu)的液態(tài)金屬納米顆粒作為導(dǎo)電組分的復(fù)合導(dǎo)電油墨，也常被用于構(gòu)建可拉伸的印刷電極材料。但其印刷電極同樣受限于低導(dǎo)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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院梁嘉杰教授團(tuán)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(shù)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)金屬顆粒化并穩(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(shù)直接構(gòu)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(yīng)力誘導(dǎo)燒結(jié)，激發(fā)應(yīng)力非常低（<1.5%）。同時，電極可拉伸至800%應(yīng)變，導(dǎo)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?qū)崿F(xiàn)高打印分辨率、高導(dǎo)電性和超高拉伸性能的復(fù)雜電子器件的構(gòu)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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。2011年博士畢業(yè)于南開大學(xué)高分子研究所；隨后加入美國加州大學(xué)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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)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(fù)合材料及其在柔性印刷功能器件的構(gòu)建和集成中的應(yīng)用。研究領(lǐng)域涵蓋高分子化學(xué)與物理、材料科學(xué)與工程、化學(xué)、電子工程學(xué)以及物理學(xué)等眾多交叉學(xué)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(lǐng)軍人才，并獲天津市杰出青年基金。