浙江大年夜学：可收受接收的导电纳米粘土原位打印水凝胶柔性电子产品

基于液态金属（LM）的柔性和可拉伸电子产品在可穿着康健监控，电子皮肤和软机器人方面引起了广泛的关注。
然而，由于它们的巨大的表面张力和弱的可湿性，直接在优柔的基板上对LM进行构图以形成期望的功能电路是具有寻衅性的。

最近，浙江大学姚鑫骅博士/贺永教授团队通过将纳米粘土引入到LM系统中来制备可回收，自修复的导电纳米粘土，该纳米粘土具有低流动性和对软质基材的精良粘合性，并且与压印工艺结合利用，可以直接在原位快速打印水凝胶柔性电子产品。

导电纳米粘土具有出色的导电性，对变形的显著电相应，极低的电滞后性和出色的减损能力，使其成为快速制造柔性电子产品的空想直接打印油墨。
由于独特的构造组成，导电纳米粘土可在真空中成长并保持出色的导电性，基于此，无需繁芜的构造设计即可制造可在极度环境（例如外部空间）中利用的真空接通开关。
此外，将具有精良皮肤贴合性的电子纹身直接印在手腕上，可用于监视手腕在两个不同波折方向上的运动。
干系论文以题为Recyclable conductive nanoclay for direct in situ printing flexible electronics揭橥在《Materials Horizons》上。

【主图导读】

图1导电纳米粘土的制备过程和附着机理 （A）在搅拌下制备导电纳米粘土的过程的示意图。
（B）导电纳米粘土的扫描电子显微镜（SEM）图像。
（C）附着在基板上的导电纳米粘土的示意图。
（D）导电纳米粘土对不同软质基材的粘合机理：（I）硅酮弹性体和（II）水凝胶。
（E）基于导电纳米粘土的打印柔性电子过程的程序示意图。
在高精度电路（F），减轻危害的电路（G）和电子纹身（H）中的潜在运用。

图2.微电路的表面形态表征和导电纳米粘土的可回收性。
（A）基于导电纳米粘土的微电路的光学图像（I），光学显微镜图像（II）和SEM图像（III）。
比例尺分别为5 mm，100m和20m。
（B）导电纳米粘土的横截面SEM图像（I）和EDS映射（II）。
比例尺为20m。
（C）在不同时候在2 M HCl溶液中进行导电纳米粘土回收过程的光学图像。
（D）在撤除废液之后从导电纳米粘土回收的液态金属的光学图像。

图3导电纳米粘土的电性能。
（A）归一化电阻作为加载/卸载操作期间应变的函数。
（B）不同应变下的负载-卸载操作的电滞后系数。
（C）在0.0125、0.025、0.05和0.1 Hz的频率下，在40％的应变下的五个加载/卸载循环下的标准化电阻变革。
（D）在不同应变状态下保持30 s时，具有出色的电阻稳定性。
（E）（I）在600％应变的600次加载/卸载循环中，应变传感器的性能，显示出其可靠性和耐用性。
（II）是（I）的局部放大图，显示了最近四个加载-卸载循环的电阻和归一化电阻变革。

图4导电纳米粘土的自修复性能及其对机器毁坏的耐久性。
（A）导电纳米粘土构造组成的SEM图像。
（B）硅酮弹性体基板上的电路的自修复过程：（I）初始电路，（II）用刀切割的电路，以及（III）重新放置后电路毁坏自修复。
（C）基于导电纳米粘土的电路的自愈机制。
（D）利用与基材相同的有机硅弹性体的修复电路仍旧具有良好的拉伸性能：（I）初始状态，（II）拉伸状态，以及（III）与初始电路的拉伸性能比较。
（E）（I）比较初始电路和损伤修复电路对应变的敏感性，以及（II）（III）损伤修复电路在200个拉伸开释循环中的性能。
在此，最大拉伸应变为40％。
（F）（I）光学图像显示了导电纳米粘土在严重破坏下的可靠性，以及（II）每次打孔后的电阻变革。

图5导电纳米粘土的真空成长性能及其在开关中的运用 （A）导电纳米粘土表面形态的光学图像（I）和SEM图像（II）。
（B）在真空环境中3小时后，成长的导电纳米粘土表面形态的光学图像（I）和SEM图像（II）。
（C）导电纳米粘土内部构造的示意图。
（D）在真空过程中具有不同组成比的导电纳米粘土的归一化电阻的变革。
（E）（I）由真空导通开关掌握的逻辑电路的电路图，显示“ ZJU”的模式，（II）真空导通开关的事情机制，以及（Z）的（III）-（VI）顺序图像 逻辑电路。

图6利用导电纳米粘土原位打印电子纹身。
（A）原位打印电子纹身的程序示意图：（I）在皮肤上施加GelMA（明胶水凝胶），（II）利用紫外线固化GelMA，以及（III）直接印模打印导电纳米粘土基图案。
（B）（I）和（II）电子纹身的光学图像，以及（III）作为功能电路的运用。
（C）（I）作为腕部传感器的电子纹身的光学图像，以及（II）腕部波折到两个不同方向的应变传感器的标准化电阻随韶光的变革。

参考文献：doi.org/10.1039/D0MH02065F

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