可伸缩电子产品广泛应用于各种应用领域，如可穿戴电子产品、皮肤电子产品、软机器人和生物电子产品。传统使用弹性薄膜构建的可伸缩电子设备缺乏渗透性，这不仅会影响穿戴舒适性，长期佩戴后会引起皮肤炎症，而且限制了设备在垂直方向上的集成设计尺寸。

近日，香港理工大学郑子剑教授团队报道了一种可拉伸的导体，它是通过简单地将液态金属涂覆或印刷在静电纺丝弹性体纤维垫上而制成的，并把这种可拉伸的导体称为液态金属纤维垫。液态金属悬挂在弹性纤维之间，自组织成横向网状和垂直弯曲的结构，同时提供高渗透性、延展性、导电性和电气稳定性。此外，态金属纤维毡具有良好的生物相容性和对全向拉伸的智能适应性超过1800％的应变。并演示了液态金属纤维垫的使用，以构建高渗透性、多功能的单片可伸缩电子器件。

LMFMs通过三个简单步骤制备:(1)?静电纺丝超弹性纤维毡，(2)?在可拉伸毡上涂覆液态金属，(3)?通过预拉伸激活渗透性。作为概念验证，选择了聚苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯(SBS)和共晶镓-铟合金(EGaIn)作为弹性体和液态金属。制作了一个具有320μm厚SBS衬垫和0.8mg cm?2 EGaIn质量载荷的LMFM样品。SBS微纤维的平均直径为2.7μm(图1b)， SBS毡的断裂应变为2300%(图1e)。这种新制备的涂覆EGaIn的SBS毡呈现出有光泽的金属样表面，透气性很小(图1c)。为了激活渗透性，将衬底反复拉伸至1800%的应变，循环12次，在此过程中，闪亮的表面变得暗淡，平面EGaIn转变为悬浮在SBS微纤维之间的网格状多孔结构(图1d)。激活后的样品记为 sbs(“0.8”表示EGaIn的负载量，即0.8mg cm?2)。

图1 |渗透性和超弹性的LMFM。a，LMFM典型制造过程的示意图。b–d，静电纺SBS毡的数字图像和扫描电子显微镜（SEM）图像（b），涂有EGaIn的SBS毡（EGaIn的负载量：0.8μmgcm-2）（c）和可渗透的SBS通过预拉伸（d）激活后。e，电纺SBS毡和SBS的应力-应变曲线。f，将与商业尼龙布、医用贴片、PDMS膜和Ecoflex膜的透气性和透湿性进行比较。g，等离子处理前后SBS的水接触角测量（左图）和上面滴有人造汗水（红色），水（黄色）和酒精（蓝色）的SBS的数字图像已应用（右侧面板）。h，SBS的电阻变化与拉伸应变的关系（RS表示拉伸状态下的电阻，RS0表示零应变状态下的电阻）。h中的插图图像显示应变为0％和1,000％时的SBS。

超弹性机制：

EGaIn-SBS的超高拉伸性和电稳定性主要归因于液态金属，形成了横向网状和垂直起皱的结构。该结构是在预拉伸激活步骤中自行形成的（图2）。在活化过程中，当基体拉伸到1800%应变时，致密的EGaIn薄膜破裂成网状结构，由于EGaIn总表面的增加，形成了新的氧化物(图2a)。氧化层比液态金属硬得多，因此当基体缓慢地返回到0%应变时，由于较硬的上层氧化层和较软的底层基体之间的机械竞争，又获得了弯曲。

图2 | LMFM的超弹性机理。a，显示制备可渗透的EGaIn-SBS垫的预拉伸活化过程的示意图。b，示意图、形貌和横截面SEM图像（分别为上两个面板和最下面的面板）显示了拉伸过程中SBS的详细结构。

稳定和自适应超弹性：

活化的EGaIn-SBS在变形时由于多孔结构和带扣的可逆转变而获得了长周期稳定性。例如，经过100个以上的拉伸周期，分别达到1000％和1800％，SBS的电阻仅分别增加了18％和36％（图3a中的红色和黑色曲线）。

重要的是，EGaIn-SBS具有智能的自适应性:由于SBS衬底和EGaIn的各向同性拉伸性能，其褶皱取向可以根据拉伸方向的变化进行重构。这种智能的自适应功能可实现全向拉伸性和稳定性，而无需任何特定的设计。因此，在经常发生复杂变形的应用中，EGaIn-SBS尤其出色。它还可以在需要同时使用多个具有不同拉伸方向的可拉伸设备的情况下提供出色的设计灵活性。

图3 | LMFM的稳定和自适应超弹性。a，在不同应变下，SBS的电阻变化与拉伸循环的关系。b，具有不同的EGaIn加载量的EGaIn-SBS的品质因数（Q）作为拉伸应变的函数。c，显示了在拉伸过程中EGaIn-SBS的自适应性的示意图。d，EGaIn-SBS的电阻随拉伸周期（1800％应变）的变化以及拉伸方向的变化（RS是指拉伸状态下的电阻，RS0是释放状态下的电阻）。d中的插图是SEM图像，显示了的适应性。

图4 | LMFM的生物相容性。a，在具有对照样品、吸收性纱布、SBS垫、和20％DMSO的培养液中培养的细胞的明场和荧光图像。b，不同孵育组中L-929细胞活力的定量。c，孵育1、2和3天后，不同孵育组在MTT测定中在570nm处的吸收。误差线（b，c）显示标准偏差。d，数字图像显示志愿者前臂上不同材料的皮肤刺激结果。

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