DOI: 10.1039/D0TC03052J
可伸縮電極在開發下一代可穿戴柔性電子產品方面引起了極大的關注。然而，具有較高的電穩定性，尤其是具備較高全向拉伸性的可拉伸電極的制備仍然是一項挑戰。在此，研究者提出了一種通過電紡聚合物纖維的收縮來制備基于褶皺銀納米線（Ag NWs）的可拉伸電極的方案。在電紡含氟彈性體纖維墊上真空過濾Ag NWs，然后在熱誘導纖維收縮后，形成幾微米的各向同性褶皺。在靜電紡絲過程中施加電壓為7kV，熱處理溫度為120℃時，復合纖維墊的收縮率約為80％。共收縮Ag NWs電極的拉伸性高達500％。在100％應變下，其電阻僅增加了約0.65倍，在50％應變下僅增加了約0.1倍。這些隨機的褶皺使電極具有較高的全向拉伸性，在約80％應變下沿六邊形拉伸方向未觀察到電阻的顯著變化。此外，可拉伸電極表現出良好的電穩定性，在50％應變下經過1000次拉伸/恢復循環后電阻變化低于0.15。這些電極已成功用于全向可拉伸電致發光設備和心電圖（ECG）記錄中，在未來的可拉伸和可穿戴電子產品中顯示出巨大的潛力。
圖1.（a）制備具有皺紋結構的電極的示意圖。（b）和（c）在120℃下熱收縮2min（V=7kV，ILQ-30）前后的電極照片，（d）（c）中電極的3D形態，（e）沿（d）中白色虛線測量的電極，（f）電極表面形態的SEM圖像及其FFT圖像（插圖），（g）電極的橫截面圖。
圖2.（a）纖維墊的收縮機理示意圖。（b）施加電壓對釋放的空白膜（黑柱），在120℃下熱處理2min的釋放的空白膜（紅柱）和在120℃下熱處理2min的導電膜（藍柱）收縮率的影響。（c）溫度對電極收縮率的影響（V=7kV，ILQ-30）。電極的SEM圖像，其彈性基底分別在5kV（d），7kV（e）和9kV（f）不同施加電壓下制備而成，以及放大后的圖像（插圖）。
圖3.電極的堅固性。（a-f）具有不同Ag NWs最初負載量的電極形態。（g）釋放前（空白列），熱處理后（紅色列）和超聲處理后（藍色列）的電極片材電阻。（h）超聲處理后電極（ILQ-30）的表面形態及其放大圖像（插圖）。
圖4.電極的可拉伸性。（a）電極（ILQ-30）在連續應變下直至斷裂的電阻變化，以及在0-300％應變范圍內的放大圖（插圖）。（b）電極（ILQ-30）在不同應變下的形態演變。（c）在100％應變下電極（ILQ-30）的機電再現性。（d）在靜電紡絲過程中施加不同的電壓（5、7和9kV），（e）不同的加熱溫度（80-180℃）和（f）不同的ILQs（5-40μg/cm2）條件下制備的電極的電阻變化。
圖5.（a）電極（ILQ-30）在50％應變下循環1000次的循環穩定性，（b）彎曲2000次循環時的電阻變化，（c-d）壓皺前后的LED顯示。
圖6.全向電性能。（a）全向拉伸工具的圖示以及樣品固定和測量的方式；（c）電極在0％、50％和100％應變下的全軸拉伸照片，對應于虛線分別為1cm、1.5cm和2.0cm。（d）在沿三個方向的全向拉伸下，電阻的變化趨勢。
圖7.電極在ECG檢測電極和電致發光設備中的應用。（a）使用商用電極和該研究設計的電極同時檢測ECG信號的三電極系統的方案。（b）通過商用Ag/AgCl電極和該研究設計的電極獲取的ECG信號。（c）在雙向拉伸、扭曲和彎曲變形下電致發光器件的照片。（d）相對發射強度與拉伸應變的關系。插圖：設備拉伸到不同應變的圖像。
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