DOI: 10.1039/D0TC03052J

可伸缩电极在开发下一代可穿戴柔性电子产品方面引起了极大的关注。然而，具有较高的电稳定性，尤其是具备较高全向拉伸性的可拉伸电极的制备仍然是一项挑战。在此，研究者提出了一种通过电纺聚合物纤维的收缩来制备基于褶皱银纳米线（Ag NWs）的可拉伸电极的方案。在电纺含氟弹性体纤维垫上真空过滤Ag NWs，然后在热诱导纤维收缩后，形成几微米的各向同性褶皱。在静电纺丝过程中施加电压为7kV，热处理温度为120℃时，复合纤维垫的收缩率约为80％。共收缩Ag NWs电极的拉伸性高达500％。在100％应变下，其电阻仅增加了约0.65倍，在50％应变下仅增加了约0.1倍。这些随机的褶皱使电极具有较高的全向拉伸性，在约80％应变下沿六边形拉伸方向未观察到电阻的显著变化。此外，可拉伸电极表现出良好的电稳定性，在50％应变下经过1000次拉伸/恢复循环后电阻变化低于0.15。这些电极已成功用于全向可拉伸电致发光设备和心电图（ECG）记录中，在未来的可拉伸和可穿戴电子产品中显示出巨大的潜力。

图1.（a）制备具有皱纹结构的电极的示意图。（b）和（c）在120℃下热收缩2min（V=7kV，ILQ-30）前后的电极照片，（d）（c）中电极的3D形态，（e）沿（d）中白色虚线测量的电极，（f）电极表面形态的SEM图像及其FFT图像（插图），（g）电极的横截面图。

图2.（a）纤维垫的收缩机理示意图。（b）施加电压对释放的空白膜（黑柱），在120℃下热处理2min的释放的空白膜（红柱）和在120℃下热处理2min的导电膜（蓝柱）收缩率的影响。（c）温度对电极收缩率的影响（V=7kV，ILQ-30）。电极的SEM图像，其弹性基底分别在5kV（d），7kV（e）和9kV（f）不同施加电压下制备而成，以及放大后的图像（插图）。

图3.电极的坚固性。（a-f）具有不同Ag NWs最初负载量的电极形态。（g）释放前（空白列），热处理后（红色列）和超声处理后（蓝色列）的电极片材电阻。（h）超声处理后电极（ILQ-30）的表面形态及其放大图像（插图）。

图4.电极的可拉伸性。（a）电极（ILQ-30）在连续应变下直至断裂的电阻变化，以及在0-300％应变范围内的放大图（插图）。（b）电极（ILQ-30）在不同应变下的形态演变。（c）在100％应变下电极（ILQ-30）的机电再现性。（d）在静电纺丝过程中施加不同的电压（5、7和9kV），（e）不同的加热温度（80-180℃）和（f）不同的ILQs（5-40µg/cm2）条件下制备的电极的电阻变化。

图5.（a）电极（ILQ-30）在50％应变下循环1000次的循环稳定性，（b）弯曲2000次循环时的电阻变化，（c-d）压皱前后的LED显示。

图6.全向电性能。（a）全向拉伸工具的图示以及样品固定和测量的方式；（c）电极在0％、50％和100％应变下的全轴拉伸照片，对应于虚线分别为1cm、1.5cm和2.0cm。（d）在沿三个方向的全向拉伸下，电阻的变化趋势。

图7.电极在ECG检测电极和电致发光设备中的应用。（a）使用商用电极和该研究设计的电极同时检测ECG信号的三电极系统的方案。（b）通过商用Ag/AgCl电极和该研究设计的电极获取的ECG信号。（c）在双向拉伸、扭曲和弯曲变形下电致发光器件的照片。（d）相对发射强度与拉伸应变的关系。插图：设备拉伸到不同应变的图像。