隨著可穿戴設(shè)備的興起和普及，研究人員對(duì)柔性電子的研究不斷深入。其中，柔軟、可拉伸的導(dǎo)體就像血管網(wǎng)絡(luò)一樣能夠在整個(gè)柔性電子器件中傳導(dǎo)電子，是柔性電子的重要組成部分。受自然界中植物螺旋藤蔓的啟發(fā)，東南大學(xué)趙遠(yuǎn)錦團(tuán)隊(duì)基于微流控紡絲系統(tǒng)，一步制備出包裹離子液體的仿生螺旋藤蔓微導(dǎo)線。這種柔軟的微導(dǎo)線經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的排列可以包裹在柔性薄膜中，如皮膚般貼附在人體表面，可在不同部位不同幅度的運(yùn)動(dòng)中依然保持較為穩(wěn)定的導(dǎo)電性（圖1）。

圖1 用于構(gòu)建柔性導(dǎo)電薄膜的微型彈簧制備示意圖

本文中，研究團(tuán)隊(duì)首次將導(dǎo)電流體與微流控結(jié)合，使用共軸組裝的玻璃毛細(xì)管微流控裝置一步制備殼層為聚偏氟乙烯（PVDF），內(nèi)部包裹有離子液體1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑（EMIMBF4）的螺旋纖維。由于螺旋纖維的形貌能夠通過(guò)微流控制備過(guò)程中的流體流速控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以簡(jiǎn)單的制備出具有不同螺距的微型導(dǎo)線。而將制備所得的導(dǎo)線包裹在具有良好拉伸特性的透明硅膠薄膜中，可以構(gòu)建簡(jiǎn)單的柔性導(dǎo)電薄膜。包裹不同螺距導(dǎo)線的薄膜在拉伸過(guò)程中具有不同的電阻變化特性，并且呈現(xiàn)出纖維螺距越小電阻變化越小的趨勢(shì)。這種薄膜材料還具有良好的重復(fù)使用特性，在多次的拉伸形變中依然能夠保持良好的形態(tài)和穩(wěn)定的電阻變化（圖2）。

圖2 柔性導(dǎo)電薄膜的制備及拉伸導(dǎo)電性能表征

進(jìn)一步地，這種柔性導(dǎo)電薄膜在實(shí)際應(yīng)用中也能對(duì)于不同身體部位的活動(dòng)有所響應(yīng)（圖3）。當(dāng)手指、手腕和手肘彎曲不同程度時(shí)，柔性薄膜的電阻在保持整體穩(wěn)定的同時(shí)會(huì)隨運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)極小范圍內(nèi)不同程度的變化。這種特性使制備所得導(dǎo)電薄膜在運(yùn)動(dòng)時(shí)依然保持穩(wěn)定的電子傳導(dǎo)，在對(duì)于靈敏度有較高要求的系統(tǒng)中減小背景信號(hào)的干擾，從而具有很大的實(shí)際應(yīng)用前景。

圖3 包裹導(dǎo)電微型彈簧的薄膜在不同身體部位活動(dòng)中的實(shí)時(shí)電阻變化

該研究的最大意義在于，將導(dǎo)電流體與微流控制備纖維技術(shù)相結(jié)合，所得的導(dǎo)電微型彈簧在不同形變情況下保持較小的電阻變化，對(duì)于導(dǎo)電材料在微流控系統(tǒng)的使用和纖維材料在電子皮膚方面的應(yīng)用都有著重要的啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)：Yunru Yu, Jiahui Guo, Lingyu Sun, Xiaoxuan Zhang, Yuanjin Zhao.Microfluidic Generation of Microsprings with Ionic Liquid Encapsulation for Flexible Electronics. Research 2019, DOI: 10.34133/2019/6906275.