具有電氣魯棒性的高度可拉伸電極對于軟機器人、電子皮膚和柔性傳感器的廣泛應用至關重要。然而，用傳統的制造方法（如平版印刷、導電復合材料合成、模板印刷和微通道注射等）構建這種電極仍然具有挑戰性。在此，本研究提出了一種簡便方法，通過將液態金屬（LM）直接寫入到預沉積的界面結合層上來構建堅固且可拉伸的電極，這大大提高了LM和基材之間的界面力。電紡氧化石墨烯/熱塑性聚氨酯復合納米纖維膜用作粘合層，在界面上提供豐富的-OH，并與LM氧化物層原位形成氫鍵（H鍵）。原型電極顯示出580%的拉伸性。在500%伸長率下，電阻保持穩定，在2.8至19.3Ω之間變化，在50%伸長率下進行7500次拉伸循環后，電阻略有變化，從2.6-4.0變為4.4-6.4Ω。在可拉伸電路板組件和可拉伸電子線纜中的應用證實了該制造技術是一種構建高性能可拉伸電極的有效方法。
圖1.GaInSn與GO/TPU納米纖維之間的界面相互作用。a）GaInSn直接寫入到GO/TPU-CNM上的示意圖。b）Cassie潤濕模型顯示GaInSn和基底之間的低粘附性。c）在TPU中添加GO后GaInSn和GO/TPU-CNM間的接觸模型從Cassie潤濕模型變為Wenzel潤濕模型。d）TPU和GO/TPU納米纖維的拉曼光譜。e）GO/TPU納米纖維和GaInSn-GO/TPU的FTIR光譜。f）GO/TPU納米纖維和GaInSn-GO/TPU的XPS C1s光譜。g）GaInSn和GaInSn-GO/TPU的XPS Ga2d光譜。h）GO/TPU纖維上直接寫入GaInSn痕跡的SEM圖像。
圖2.GaInSn在GO/TPU-CNM上的粘附性能。a）斜坡試驗結果。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）不同地形尺寸條件下。e）使用不同基底時，ΔR/R0隨應變增加的變化。f）通過Ga2O3層和含氧基團之間的界面相互作用，GaInSn在GO/TPU-CNM表面上的變形示意圖。g）拉伸前和h）拉伸后GaInSn變形的SEM圖像。
圖3.將GaInSn直接寫入到GO/TPU-CNM上。a）噴嘴直徑、b）印刷速度和c）供墨速度對印刷電線的寬度和電阻的影響。d）卷繞曲線和e）具有高空間打印分辨率的螺旋線圈的光學和SEM圖像。f）打印的復雜人頭圖案的光學圖像。g）在圓柱形表面上直接寫入螺旋線圈的演示。
圖4.LM-NMEs的機械和電氣性能。a）不同GO含量的GO/TPU-CNM的應力-應變曲線。b）LM-NMEs的應力和電阻與應變的函數關系。c）扭轉和彎曲變形時的電阻響應。d）100個循環內拉伸電極在500%應變下的循環加載-卸載曲線。e）100次循環后，應變為400%的LM-NMEs的加載和卸載電阻響應，表現出≈6.08%的低電子滯后。插圖顯示了測試開始、中間和結束時的詳細電阻。g）本研究的LM-NMEs的最小結構尺寸、電阻變化和最大伸長率與基于LM的現有可拉伸電極的比較。
圖5.可拉伸電極的實際應用。a）放大電路的俯視圖和電路圖。R1（1kΩ）和R3（10kΩ）是接地輸入電阻，R2（10kΩ）和R4（1kΩ）是反饋電阻。b）當輸入正弦電壓分別為50mV、500mV和1V時，放大輸出信號的振幅。c）當輸入正弦波頻率分別為1Hz、1kHz和100kHz時，放大輸出信號的頻率。d）當SCBAs經受折疊、揉捏和拉伸變形時，放大的輸出信號的曲線。e）使用可拉伸電纜提供5V電壓并傳輸并行數據的顯示系統的圖示。f）原始狀態和g）拉伸狀態下可拉伸電纜的光學圖像。LCD1602對于h）提供5V電壓和i）傳輸并行數據的顯示結果。
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