DOI: 10.1021/acsami.1c01319

一维（1D）弹性导体由于其占地面积小、重量轻和集成能力强而成为各种软电子设备的重要组成部分。本文报告了以液态金属（LM）和多孔热塑性弹性体（TPE）为基块来制备弹性导线的方法。这种LM-TPE复合线是通过静电纺丝TPE超细纤维和涂覆液态金属制备而成的。在线材上沉积一层额外的静电纺丝TPE超细纤维以进行封装。由电纺纤维组成的多孔结构TPE基材可以显著改善LM-TPE复合线材的拉伸性和电稳定性。与使用无孔TPE作为基材的线材相比，LM-TPE线材的断裂应变提高了67％（应变高达约2300％）。同时，该导线在1900％拉伸应变下的电阻增加可控制在12倍以下，比其他LM基一维弹性导线的电阻增加更为稳定。研究表明，使用LM-TPE导线作为电路的发光二极管和音频播放装置可以在大应变（1000％）拉伸过程中以低强度衰减或波形变形工作。在概念验证应用方面，以LM-TPE线为基块制作了一个弹性电感线圈，并展示了其在应变传感和磁场检测方面的潜在应用。

图1.超可拉伸xEGaIn-pSBS线材的制备方案。

图2.（a）xEGaIn-pSBS导线的数码照片。（b）xEGaIn-pSBS线材的横截面SEM图像。（c）xEGaIn-pSBS线和无孔EGaIn-SBS线的拉伸应力随所施加的拉伸应变而变化。（d）xEGaIn-pSBS导线的封装EGaIn层和外部EGaIn层（仅涂覆在导线上，用于监测封装EGaIn层的泄漏）之间的电阻随所施加应变的变化。（e）先前报道的xEGaIn-pSBS导线和其他类型的LM基1D弹性导体的电阻随所施加应变的变化而变化。22EGaIn-pSBS导线的封装EGaIn层的俯视（f，g）和横截面（h）SEM图像。（i）左：该图显示了xEGaIn-pSBS线材在拉伸过程中EGaIn层的构型变化，这有助于提高线材的电稳定性；右：在1000％应变下22EGaIn-pSBS导线的横截面SEM图像。

图3.（a）22EGaIn-pSBS导线在60％应变下反复拉伸期间的电阻变化。重复拉伸后EGaIn层的表面（b，c）和横截面（d）SEM图像。（e，f）反复按压（20N）和扭曲（720°）期间导线的电阻变化。（g）清洗期间22EGaIn-pSBS导线的电阻变化。（h）22EGaIn-pSBS导线在重复摩擦期间（封装前后）的电阻变化。（i）22EGaIn-pSBS导线（封装前后）在反复撕扯期间的电阻变化。

图4.（a）用一根22EGaIn-pSBS导线（松弛或500％应变下）作为一部分电路的LED照明设备的数码照片。（b）在松弛（黑色曲线）状态或在1000％应变下（红色曲线），以一根22EGaIn-pSBS导线（下方）或无孔EGaIn-SBS导线（上方）作为一部分电路的LED的发射光谱。（c）显示使用xEGaIn-pSBS导线传输音频信号的实验装置的示意图。（d）铜线和22EGaIn-pSBS线在松弛状态下和1000％应变下传输的音频信号的波形。

图5.（a）通过将一根22EGaIn-pSBS导线缠绕在具有可调半径的圆锥形塑料框架上来获得弹性电感线圈的数码照片。右侧图显示了塑料框架的示意图。（b）自制亥姆霍兹线圈的数码照片，用于测试弹性电感线圈的性能。（c）电感（L）和灵敏度（S）随弹性电感线圈半径发生变化。（d）磁通密度|B|的有限元分析结果及其在电感器周围的方向，r=17mm（左）和r=23mm（右）。