文章出处：化学与材料科学公众号
近年来，对可穿戴电子设备、柔性传感器和智能机器人需求的不断增加推动了柔性和可拉伸电子产品的发展。基于液态金属的多功能柔性复合材料具有自愈合、可回收和导电导热等特性，已被广泛用于电子设备、软体机器人和可拉伸导电材料中。然而，目前的研究主要集中于材料导电性能的改善，关于材料内部导电路径的形成机制以及液态金属的回收利用等方面仍有待进一步探究。
中国科技大学龚兴龙教授课题组利用3D打印模具，制备了一种可拉伸弯曲的液态金属液滴嵌入式弹性体复合材料（H-LMDE），该复合材料由液态金属液滴 （LMD）和羰基铁颗粒（CIP）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）混合基体组成。通过液态金属液滴之间的接触和非接触过程，复合材料可以实现从绝缘体到导体的可逆转换。同时，系统地研究了外部变形下材料内部导电路径的构建机理，这也为液态金属基柔性复合材料中导电网络的构建提供了基础模型。复合材料在不同的拉伸应变和弯曲角度下均表现出稳定的力学和电学性能。此外，该复合材料还具有良好的温度敏感和自愈合特性，并且弹性基体中嵌入的液态金属液滴可以回收再利用，回收率高达98%，减少了废料对环境的影响。最后，该复合材料还可以用作传感器来检测磁场、压力和手指关节的运动。
图1 H-LMDE复合材料的制备过程
图2 H-LMDE复合材料的内部形貌与磁性能表征
图3 H-LMDE复合材料的拉伸和导电性能
图4 液滴之间导电路径的构建机理
图5 自愈合和液态金属可回收性能
图6 H-LMDE复合材料的力-磁传感性能
综上，这项工作成功开发出一种具有高机械敏感导电性的H-LMDE复合材料。优异的力学和电学性能使该复合材料在柔性电子设备、传感器和可穿戴设备中展现出广阔的应用前景。
以上成果以“Stretchable and recyclable liquid metal droplets embedded elastomer composite with high mechanically sensitive conductivity”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上。论文第一作者为中国科大工程科学学院博士研究生何小康，通讯作者为中国科大工程科学学院龚兴龙教授和宣守虎教授。
该研究得到了国家自然科学基金项目、中央高校基础科研基金、中国科学技术大学国家同步辐射实验室联合基金、中国科大工程实验中心的资助和支持。
原文链接
Xiaokang He, Jianpeng Wu, Shouhu Xuan, Shuaishuai Sun, Xinglong Gong. Stretchable and Recyclable Liquid Metal Droplets Embedded Elastomer Composite with High Mechanically Sensitive Conductivity. ACS Appl. Mat. Inter. 2022, DOI: 10.1021/acsami.1c23658.