液态金属与纳米线：实现透明、耐用柔性电极的三大路径

来自 实验室仪器网

在最近的一项研究展示了将金属材料转化为柔性电极（FE）并最终转化为软表皮电极（SEE）的快速进步。

相当长一段时间以来，金属因其卓越的导电性而受到高度重视。然而，传统上，它们的不灵活性使它们被排除在创造灵活、类似皮肤的电子产品的竞争之外。现在，大量的研究正在改变这种观点，将金属变成可拉伸、透气甚至自我修复的组件，用于下一代可穿戴技术。

SEE旨在复制人体皮肤的柔软度和弹性。它们像额外的组织层一样无缝贴合，即使在长时间使用时也能确保舒适，同时提供一致、高质量的信号。

从刚性金属到柔性电极的转变在三个重要方面发生了变化。一些科学家将超薄金属薄膜设计成复杂的网格，从而形成轻质结构，保持导电性，同时增强灵活性和透明度。

另一种方法侧重于金属纳米线，特别是银，其纳米级尺寸能够创建可以吸收应变的高导电性但可拉伸的网络。第三种途径是由液态金属推动的，液态金属将流动性与出色的导电性融为一体，并具有受伤时自我修复的能力。

总的来说，这些方法正在改变金属的能力，从而产生透明、可拉伸且足够耐用的电极，适合日常在身体上使用。

一个特别令人兴奋的探索领域是创建超薄SEE或U-SEE，它可以像临时纹身一样应用于皮肤。这些设备采用原位和基于转移的技术生产，使它们能够建立紧密的适形接触，从而促进生物电信号的传感、神经或肌肉的刺激，甚至能量收集——同时用户几乎无法检测到。它们的潜在应用范围从个性化医疗保健到复杂的康复以及人机融合。

然而，未来的道路充满了挑战。金属网具有分散光线的潜力，并且在受到张力时可能会减弱。尽管纳米线非常有效，但它们容易受到腐蚀和热损伤。

金属网在受力时会出现光学雾霾，耐用性受到限制;纳米线面临腐蚀和不稳定的风险;液态金属在加工和安全方面带来了复杂性。同样重要的是，这些柔性元件与刚性芯片和电源的集成仍然是一个重大障碍。

研究人员还在解决实际挑战，例如确保透气性、皮肤安全附着力和长期可靠性——所有这些对于日常使用都至关重要。

这些进步非常令人鼓舞。研究人员目前正在研究融合各种金属系统最佳特性的复合材料设计，以实现柔韧性、导电性和透明度的平衡。与此同时，3D打印、气溶胶喷射打印和卷对卷加工等可扩展制造技术正在得到增强，以使这些技术更接近大规模生产。

在此基础上，人工智能和多模态传感有望将这些表皮系统转变为能够预测医疗保健和下一代人机交互的智能平台。我们希望这些进步将使表皮电子学能够毫不费力地融入日常生活，支持个性化医疗保健、康复等。

以前僵化的金属世界现在正在适应人类的需求，转变为温暖的、像皮肤一样的伴侣，很快就会像衣服一样普遍穿着——预示着未来电子产品不仅仅是佩戴，而是融入日常生活。

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