具有电气鲁棒性的高度可拉伸电极对于软机器人、电子皮肤和柔性传感器的广泛应用至关重要。然而，用传统的制造方法（如平版印刷、导电复合材料合成、模板印刷和微通道注射等）构建这种电极仍然具有挑战性。在此，本研究提出了一种简便方法，通过将液态金属（LM）直接写入到预沉积的界面结合层上来构建坚固且可拉伸的电极，这大大提高了LM和基材之间的界面力。电纺氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合纳米纤维膜用作粘合层，在界面上提供丰富的-OH，并与LM氧化物层原位形成氢键（H键）。原型电极显示出580%的拉伸性。在500%伸长率下，电阻保持稳定，在2.8至19.3Ω之间变化，在50%伸长率下进行7500次拉伸循环后，电阻略有变化，从2.6-4.0变为4.4-6.4Ω。在可拉伸电路板组件和可拉伸电子线缆中的应用证实了该制造技术是一种构建高性能可拉伸电极的有效方法。
图1.GaInSn与GO/TPU纳米纤维之间的界面相互作用。a）GaInSn直接写入到GO/TPU-CNM上的示意图。b）Cassie润湿模型显示GaInSn和基底之间的低粘附性。c）在TPU中添加GO后GaInSn和GO/TPU-CNM间的接触模型从Cassie润湿模型变为Wenzel润湿模型。d）TPU和GO/TPU纳米纤维的拉曼光谱。e）GO/TPU纳米纤维和GaInSn-GO/TPU的FTIR光谱。f）GO/TPU纳米纤维和GaInSn-GO/TPU的XPS C1s光谱。g）GaInSn和GaInSn-GO/TPU的XPS Ga2d光谱。h）GO/TPU纤维上直接写入GaInSn痕迹的SEM图像。
图2.GaInSn在GO/TPU-CNM上的粘附性能。a）斜坡试验结果。GaInSn在GO/TPU-CNM上的CAs：b）具有不同GO含量，c）不同下落高度和d）不同地形尺寸条件下。e）使用不同基底时，ΔR/R0随应变增加的变化。f）通过Ga2O3层和含氧基团之间的界面相互作用，GaInSn在GO/TPU-CNM表面上的变形示意图。g）拉伸前和h）拉伸后GaInSn变形的SEM图像。
图3.将GaInSn直接写入到GO/TPU-CNM上。a）喷嘴直径、b）印刷速度和c）供墨速度对印刷电线的宽度和电阻的影响。d）卷绕曲线和e）具有高空间打印分辨率的螺旋线圈的光学和SEM图像。f）打印的复杂人头图案的光学图像。g）在圆柱形表面上直接写入螺旋线圈的演示。
图4.LM-NMEs的机械和电气性能。a）不同GO含量的GO/TPU-CNM的应力-应变曲线。b）LM-NMEs的应力和电阻与应变的函数关系。c）扭转和弯曲变形时的电阻响应。d）100个循环内拉伸电极在500%应变下的循环加载-卸载曲线。e）100次循环后，应变为400%的LM-NMEs的加载和卸载电阻响应，表现出≈6.08%的低电子滞后。插图显示了测试开始、中间和结束时的详细电阻。g）本研究的LM-NMEs的最小结构尺寸、电阻变化和最大伸长率与基于LM的现有可拉伸电极的比较。
图5.可拉伸电极的实际应用。a）放大电路的俯视图和电路图。R1（1kΩ）和R3（10kΩ）是接地输入电阻，R2（10kΩ）和R4（1kΩ）是反馈电阻。b）当输入正弦电压分别为50mV、500mV和1V时，放大输出信号的振幅。c）当输入正弦波频率分别为1Hz、1kHz和100kHz时，放大输出信号的频率。d）当SCBAs经受折叠、揉捏和拉伸变形时，放大的输出信号的曲线。e）使用可拉伸电缆提供5V电压并传输并行数据的显示系统的图示。f）原始状态和g）拉伸状态下可拉伸电缆的光学图像。LCD1602对于h）提供5V电压和i）传输并行数据的显示结果。
