厦大吴德志教授/加州大学伯克利分校林立伟教授《ACS AMI》：激光诱导超亲水石墨烯引导液态金属自图案化制备可拉伸电极

液态金属的高表面张力以及与多数基底材料的低界面结合强度是限制液态金属实际应用的主要挑战。目前，在可拉伸聚合物基底上图案化液态金属的常用策略是首先在聚合物基底上溅射一层图案化的铜轨迹，随后在酸性浴中沿铜轨迹进行液态金属图案化。基于该方法获得的图案化液态金属具有无约束的流动特性，其结构稳定性较差。

为此，厦门大学孙道恒教授团队吴德志教授与加州大学伯克利分校林立伟教授课题组合作，报道了一种激光诱导超亲水石墨烯引导液态金属自图案化方法，用于制备低电阻、高可拉伸电极，可用于柔性传感、智能软体机器人等领域。

该研究首先采用激光诱导石墨烯（LIG）技术实现超亲水石墨烯（SHL-LIG）的制备，随后将SHL-LIG用1 wt% AgNO₃水溶液润湿，再经激光加热还原Ag元素，然后采用化学镀铜工艺制备SHL-LIG/Cu复合结构，最后SHL-LIG/Cu复合结构导航液态金属自主图案化，形成SHL-LIG/LMs电极图案。

化学镀铜的激光诱导超亲水石墨烯引导液态金属图案化。（A）通过调控激光聚焦距离调控激光诱导石墨烯的亲疏水性；（B）图案化液态金属制备流程；（C-E）液态金属自图案化表证。

基于所提出的液态金属自主图案化技术，可以制造低电阻、高可拉伸电极。首先通过将LMs/SHL-LIG复合电极图案转印至Ecoflex基底，制备可拉伸LMs/SHL-LIG/Ecoflex复合可拉伸电极。实验结果显示，LMs/SHL-LIG/Ecoflex电极的方阻低至3.54 mΩ sq-1，拉伸应变可达480 %，此外，在300 % 拉伸应变作用下，电阻变化仅为8 %，并对25 ^°C ~ 85 ^°C范围的温度、以及100 kPa ~ 1000 kPa 范围的压力具有较强的免疫能力。

该项提出了一种液态金属图案化的增材制造新方法，可用于制造超鲁棒可拉伸电极。LMs/SHL-LIG电极具有超低的方阻、优异的可拉伸性以及对环境温度和压力的具有较强的免疫能力，并成功集成于可拉伸应变传感系统和传感-结构一体化智能磁软体机器人。

该工作以“Self-Patterning of Highly Stretchable and Electrically Conductive Liquid Metal Conductors by Direct-Write Super-Hydrophilic LaserInduced Graphene and Electroless Copper Plating”为题发表于ACS Applied materials & interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.2c18814）。厦门大学吴德志教授与加州大学伯克利分校林立伟教授为共同通讯作者，博士研究生王中宝为论文第一作者。该工作获得了国家自然科学基金、重点研发计划项目等的支持。

厦门大学吴德志教授主要从事微纳制造技术与装备、柔性传感以及智能软体机器人等的研究工作。近年来已承担重点研发计划项目课题、国家自然科学基金重大研究计划（培育）/面上项目、省部级项目以及横向项目等。相关研究成果已陆续在ACS AMI、Additive manufacturing、Composites part B、Nanoscale、Microsystems & Nanoengineering和《机械工程学报》等国内外学术期刊发表论文90多篇，授权发明专利近20项

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c18814