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近年来，柔性电子设备和可穿戴电子产品在医疗保健、智能消费电子、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力；其中，基于纤维的柔性电子器件，由于使用方便，具有可编织成柔性纺织品或直接贴附于皮表等独特优点，吸引了全球众多实验室的研究兴趣。近日，清华大学医学院刘静团队联合清华大学化学系张莹莹团队，创造性的开发出一种新型的液态金属基高性能复合导电纤维。这种纤维具有金属般的优异导电性能，即便在大尺度拉伸状态下，电导率始终保持在S/m量级，同时拥有高达%的可拉伸性，且其耐受温度可达℃。此类导电纤维不但可广泛用作高性能柔性/弹性导体；同时，由于其自身各项优异且稳定的工作特性，在充当柔性导体的同时，还可作为纤维型拉伸传感器。该项成果近日以“SuperelasticEGaInCompositeFiberSustaining%TensileStrainwithSuperiorElectricalConductivityforWearableElectronics”为题在线发表于国际知名期刊ACSAppliedMaterialsInterfaces上。清华大学医学院生物医学工程系级硕士研究生陈国镇、清华大学化学系级博士研究生王惠民为本文共同第一作者。清华大学医学院生物医学工程系教授、中国科学院理化技术研究所双聘研究员刘静，清华大学化学系张莹莹教授为本文共同通讯作者。图1.(a)PPE光纤制作过程示意；(b)PU纤维；(c)PU

PMA纤维；(d)PPE纤维；(e)PPE纤维横截面(图像上色)；(f-h)PPE纤维表面的XPS谱。如图1所示，液态金属高性能复合导电纤维具有三层结构，分别为PU纤维层、PMA膜层以及液态金属层。PU纤维层作为弹性载体层，赋予了导电纤维高达%的可拉伸性能；PMA膜层的使用选择性改变了PU纤维层的表面性质，使得可以和液态金属有机结合；EGaIn液态金属层则赋予了金属般的导电性。正是将这三种分别独立不相干的物质有机结合起来，联合团队研发出了一种全新的液态金属基高性能复合导电纤维。二、导电纤维具有金属般的导电性以及高可拉性、高耐温性图2.(a)PPE纤维的应力-应变曲线；(b)在0%到%不同拉伸应变下的导电率；(c)不同应变下的I-V曲线；(d)次循环拉伸-回复下电导率的变化；(e)与以往报道的导电纤维在应变和电导率方面的比较；(f)在室温至℃范围内的热重温度曲线。三、导电纤维优异且稳定的各项工作特性图3.(a)导电纤维电阻随拉伸应变的变化；(b)在不同频率下，导电纤维循环拉伸释放的相对电阻变化；(c)在0.5Hz频率下，导电纤维不同循环应变下的相对电阻变化；(d)在不同应变状态下保持30s时可忽略的漂移特性；(e)响应时间；(f)导电纤维个循环拉伸-回复下的性能，表现出稳定性和耐久性。四、应用1、用做纤维型拉伸传感器，检测人体躯体运动图4.(a)PPE纤维传感器在不同部位的的应用示意；(b)手腕弯曲运动检测；(c)手指运动弯曲；(d)肘部弯曲运动检测；(e)膝盖弯曲运动检测。2、用作柔性可拉伸的手机充电线3、用作心电信号检测的柔性导体

感谢国家自然科学基金重大项目(No.)、(No.)的资助！

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