界面融合打印:液态金属-水凝胶可拉伸电子

作者提出了一种界面融合打印方法，制备出金属颗粒半嵌入式水凝胶（MPEH）。具体而言，作者将PVA同时引入PVA水凝胶基底 和 LM/Ag/PVA复合墨水 中。打印后经过脱水和复水处理，复合墨水中的 PVA 发生自交联，同时与基底中的 PVA 链发生跨界面扩散、缠结与结晶，最终形成稳定的互穿结晶网络。在这一过程中，液态金属/银颗粒复合导电层被固定在水凝胶表面，并形成半嵌入结构。

原文图2｜界面融合打印的形成机制与强界面来源。

脱水过程中，复合墨水与水凝胶基底中的 PVA 链发生跨界面扩散、缠结和结晶，形成互穿网络，并将 LM/Ag 颗粒稳定固定在表层，从而获得高界面剪切强度。

这篇论文最重要的地方，在于界面形成和导电通路形成发生在同一过程中。脱水时，液态金属与银颗粒逐渐接触并建立连续的导电通路；与此同时，跨界面的 PVA 网络也同步形成。因此，材料同时获得了较高的电导率和较强的界面稳定性。论文给出的结果是：MPEH与PVA水凝胶基底之间的界面剪切强度达到 234.4 kPa，复合导电层的电导率达到1.18×10^6 S m⁻¹。

原文图3｜MPEH 的力学稳定性与电学稳定性

高强度界面使导电层在大拉伸、超声和冲击条件下仍保持完整，同时维持较高电导率和稳定电阻响应。

在性能方面，MPEH 表现出很强的界面稳固性和电学可靠性。论文表明，材料在 400% 拉伸应变 下仍保持完整；经过 60 W超声处理10分钟 后没有液态金属泄漏；在 300 MPa冲击应力 下仍能维持稳定电连接；在 100%应变循环1000次 后，电阻变化仍较小。在 400% 应变下，材料的 R/R₀ 仅为 1.15，表现出明显的应变不敏感电阻特征。

论文还展示了多种器件应用，包括高分辨率柔性电路、LED 发光电路、应变传感器、PPG 传感器、柔性生物电极以及水下水母机器人。而这些应用都建立在同一个前提上：LM/Ag/PVA复合导电层与水凝胶基底之间形成了可承载变形和环境扰动的稳定融合界面。

原文图1｜MPEH 的应用展示

在发光电路、贴肤传感和水下软体机器人中的应用。

这篇论文的核心贡献，可以概括为：它通过界面融合打印，把液态金属复合导电层与水凝胶基底连接成了一个结构连续、性能稳定的整体，从而显著提升了可拉伸电子中的界面可靠性。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71920-z