Adv. Funct. Mater. | 基于过冷液态镓的可拉伸电子
2023/5/18 14:36:37 阅读：87 发布者：
以下文章来源于液态金属FM ，作者Jin Zhang
相比于镓基合金，纯镓具有更优异的生物相容性。虽然纯镓的过冷效应使其在熔点（29.8 ℃）以下保持液态，但是这一效应易受环境、基底表面能等因素的影响。近日， Klas Hjort团队利用纯镓的过冷效应构建了一系列的可拉伸电子器件。作者系统探究了诱导过冷液态镓（SLGa）成核结晶的因素，发现SLGa在与高表面能成核剂接触、更低的温度以及更小截面面积等条件下更易成核结晶。同时，机械外力（如10 MPa的压力和50%的应变）不会诱导SLGa线路的成核结晶。在此基础上，通过避免SLGa与高表面能材料接触，使得该器件可以在低温（−22 °C）下保持可拉伸性，并在室温下保持液态长达两年。研究人员还利用SLGa线路的固液相变实现了对功能器件刚度的调控。最后，作者展示了基于SLGa微电极阵列的智能贴片对人体心电信号的稳定传感。相关工作以“Supercooled Liquid Ga Stretchable Electronics”为题发表在《Advanced Functional Materials》。
图1. SLGa过冷效应调控。a）通过阻断SLGa与成核剂接触，使SLGa在低温下保持液态。b，c）SLGa微电极阵列的智能贴片与皮肤的直接接触实现在水中对于人体心电信号的稳定传感。d）在-22℃温度下，SLGa与铜接触会发生凝固并在拉伸后断裂，而没有接触铜的SLGa由于过冷效应依然保持液态。e，f）SLGa与铜接触前后熔点和凝固点的变化。
图2. SLGa过冷效应表征。a-f)表面能不同的成核剂触发SLGa成核结晶的效果不同。同时，加热时长和表面形貌也会对结晶产生影响。g-i）压力或应变不会影响结晶。
图3. SLGa结晶过程探索与过冷效应的利用。a) 不锈钢材料诱导SLGa成核过程。b，c)通过改变线路横截面积和温度调节结晶速率。d)利用SLGa固液相变实现转印。e) 在手指上实现图案转印。f) SLGa室温焊接。g，h) 通过SLGa的固液相变调节器件刚度。
图4. 基于SLGa的可拉伸心电贴片。在静止、奔跑和水中条件下，镓基电极可以稳定传感心电信号。
文章信息：
Wang, B., Maslik, J., Hellman, O., Gumiero, A., Hjort, K., Supercooled Liquid Ga Stretchable Electronics. Adv. Funct. Mater. 2023, 2300036. https://doi.org/10.1002/adfm.202300036
转自：“NANO学术”微信公众号
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