国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  導電油墨是制備柔性智能電子器件的核心材料，直接影響器件的導電性能及使用壽命產生，廣泛應用于可穿戴設備、軟體機器人及人機交互等前沿領域。傳統導電油墨主要以碳系、金屬等剛性導電粒子為功能填料，存在變形能力差、界面接觸電阻大等問題。相比而言，液態金屬（LM）因其低模量、良好的形變能力、可拉伸性等優勢，被視為制備高性能柔性電子器件的理想填料。然而，LM固有表面張力大、密度高等屬性導致其油墨存在濃度低、觸變性不足等問題，難以滿足高精度圖案化的設計需求。如何實現具有良好觸變性的高濃度LM油墨設計，已成為當前該領域亟待突破的關鍵瓶頸。

  近日，四川大學李忠明教授研究團隊在液態金屬（LM）油墨設計領域取得重要進展。研究成果以“A general finite-gel strategy for highly concentrated liquid metal inks”為題發表在Nature Communications上。四川大學賈利川副研究員、鄢定祥研究員、李忠明教授為共同通訊作者，博士研究生馬瑞鈺為第一作者。

  該研究提出了一種通用的有限凝膠策略以制備高濃度LM油墨，其中LM液滴被約束在松弛的有限凝膠網絡中，通過利用該網絡形成的強排斥效應，解決了高濃度LM油墨中液滴團聚問題。相較于傳統體系，有限凝膠策略為LM油墨帶來了以下顯著優勢：（1）僅需3.0 wt%的添加劑，即可實現高達30,000.0 g/L的LM負載濃度；（2）具備可調流變性，在0.1 s^-1剪切速率下粘度范圍寬達53.9-20,913.0 Pa·s，展現出對直寫打印、絲網印刷、噴涂等加工技術的高度適應性；（3）策略通用性強，可廣泛適用于凝膠、明膠、結冷膠等凍膠體系。該工作為高濃度LM基油墨設計提供了新思路。

一、結構創新：有限凝膠網絡設計

圖1. LM油墨設計理念。

  在傳統策略中，LM液滴的穩定分散主要依賴于表面改性層的構建。當LM濃度較低時，改性層通過靜電斥力抑制LM液滴團聚（圖1a）；當LM濃度升高，液滴碰撞概率顯著增加，使其易在表面活性劑的架橋作用下形成聚集體，導致油墨膠體穩定性下降。該工作通過設計有限凝膠網絡，將LM液滴限制在松弛網絡內，有效避免了高濃度液滴因碰撞而團聚的現象。

二、性能展示：超高LM濃度

圖2. Agar@LM油墨的合成與表征。

  研究團隊以瓊脂（Agar）為模型聚合物，驗證了有限凝膠策略在制備高濃度LM油墨方面的有效性。實驗結果表明，該策略在極低的Agar含量（3.0 wt%）下即可實現高達30,000.0 g/L的LM濃度。制備的Agar@LM油墨在靜置48小時后仍保持均勻分散，穩定系數TSI值僅為0.2，遠低于傳統LM油墨體系，證明了其卓越的膠體穩定性。在化學穩定性方面，該油墨在空氣中放置72小時未發生明顯氧化，在氮氣環境中穩定存儲時間更延長至216小時。在強酸（pH=4）、強堿（pH=10）和高鹽（1M NaCl）條件下，油墨也表現出優異的環境適應性，均未出現沉降現象。這一系列結果充分驗證了有限凝膠策略在抑制LM液滴團聚、維持油墨穩定性方面的獨特優勢。

三、機理解析：有限凝膠網絡與良好界面相互作用

圖3. 有限凝膠網絡在穩定Agar@LM油墨中的作用。

圖4. Agar和LM之間的界面相互作用。

  Agar@LM油墨優異的穩定性源于有限凝膠網絡與界面相互作用的協同效應。如圖3-4所示，有限凝膠網絡限制了LM液滴的空間分布，通過利用網絡形成的強排斥效應，解決了高濃度LM油墨中液滴團聚問題。同時，Agar與LM液滴間形成了良好的界面相互作用，有助于將LM液滴錨定到有限凝膠網絡的骨架上，確保Agar@LM油墨的穩定性和耐用性。

四、應用展示

圖5. Agar@LM油墨的可調流變行為。

  Agar@LM油墨展現出理想的可調流變特性，其初始粘度范圍達53.9–20,913.0 Pa·s（剪切速率0.1 s^-1），儲能模量可在164.7–93,190.0 Pa范圍內調節（應變0.1%）（圖5）。基于該流變可調性，Agar@LM油墨在不同加工技術中均表現出良好的適用性。具體而言，低濃度油墨（0.3 wt%@50.0 g/L）表現出較低的粘度和粘彈性，呈現典型的類液體行為，適用于浸涂、滴鑄及噴涂工藝；中濃度油墨（0.5 wt%@150 g/L）具有適中的粘彈特性，呈現半固態，適用于直寫技術；而高濃度油墨（1.5 wt%@900.0 g/L）則具備高粘彈模量，呈現類固態，適用于絲網印刷與刮涂成型。

圖6. 有限凝膠策略的通用性。

  該研究提出的有限凝膠策略展現出良好的通用性，可推廣至多種基于物理交聯的凍膠體系，如刺槐豆膠、凝膠多糖、亞麻籽膠、卡拉膠、明膠和結冷膠等（圖6）。該策略的通用原理在于凍膠體系中的弱物理交聯網絡在渦旋、剪切等外力場作用下可發生解離，待外力撤除后又能通過氫鍵作用迅速重構，從而形成具有理想流變特性的LM基油墨。值得注意的是，該類油墨還展現出優異的可持續性。當Agar@LM油墨置于鹽酸溶液中時，LM可實現高效回收，質量回收率高達93.3%。這種良好的可回收性表明，基于有限凝膠網絡的LM油墨在減少電子廢棄物、推動綠色電子發展方面具有重要潛力。

五、總結

  該研究報道了一種通用的有限凝膠策略，成功在低的瓊脂含量下（3.0 wt%）制備出LM濃度高達30,000.0 g/L的Agar@LM油墨。研究表明，有限凝膠網絡的形成與良好的界面相互作用是實現高濃度LM油墨的關鍵，該結構能夠有效提供空間排斥作用，防止LM液滴在高濃度條件下發生團聚。Agar@LM油墨具備可調流變行為，適用于浸涂、噴涂、抽濾、滴鑄、直寫、刮涂、絲網印刷及3D打印等多種加工技術。此外，該有限凝膠策略具有良好的普適性，可拓展至明膠、結冷膠等多種凍膠體系。該研究為實現高濃度LM基油墨的制備提供了通用且靈活的解決方案，有力推動了其在柔性電子領域的多樣化應用。

  論文信息：Ma, R.Y.^#; Jia, L.C.^#,*; Guo, Z.G.; Lin, J.; Liu, M.X.; Wang, Z.X.; Song, G.L; Yan, D.X.^*; Li, Z.M^*. A General Finite-Gel Strategy for Highly Concentrated Liquid Metal Inks. Nature Communications 2025, 16, 9085.

  全文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63433-y.