石墨烯包覆的液態金屬液滴：一種不粘基底、非腐蝕性、可回收、可變形、高導電的液滴型浮動電極

近年來，液態金屬作為一類在低溫下呈液態的金屬材料而備受關注，在柔性可拉伸電子、能量收集與存儲、生物成像、冷卻裝置、感測器、致動器、軟體機器人、微流體、形狀調控系統、醫療監測和化學催化合成等領域有著非常重要的應用價值。其中，鎵及其合金由於無毒且具有極低的蒸氣壓，成為目前研究最為活躍的室溫液態金屬材料，主要包括以下幾個方面：（1）通過將液態金屬直接填充到微通道、纖維或多孔結構中來製備柔性電極或導體材料；（2）將液態金屬的圖案化技術，如噴墨印刷、微接觸印刷、直接書寫、模板印刷、掩模沉積、光刻、轉印或3D列印等；（3）液態金屬與其他柔軟或彈性材料共混製備柔性複合材料；（4）液態金屬功能性液滴的製備與應用。

鎵及其合金在空氣中容易形成氧化層，極大地降低了表面張力，使得它們容易粘附於甚至腐蝕基底，在一定程度上限制了液態金屬液滴的應用。因此，如何製備不粘基底、無腐蝕性且具備高導電性的液態金屬液滴仍然是一個關鍵性挑戰。前期工作中，深圳大學化學與環境工程學院周學昌課題組通過在氫氧化鈉溶液處理後的液態金屬液滴表面包覆一層聚四氟乙烯（PTFE）顆粒，成功製備了一種不粘基底且機械性能優異的高彈性液態金屬液滴（Materials Horizons, 2017, 4, 591-597.）。然而，由於包覆的PTFE顆粒是絕緣的，所得到液態金屬液滴的導電性不具備導電性能，極大的限制了其應用範圍。

近日，深圳大學化學與環境工程學院周學昌課題組報道了一種高導電性的石墨烯包覆的液態金屬（Graphene-coated Liquid Metal, GLM）液滴的製備方法，並將它們成功用於不粘基底、無腐蝕、可移動的軟接觸液滴型浮動電極。GLM液滴由極軟的液態金屬內核和高潤滑的石墨烯片組成的外殼所構成。液態金屬液滴在運動過程中可發生形變，而高潤滑性的石墨烯外殼不僅能夠防止液態金屬液滴與基底接觸，還可作為導電層。可見，這種製備方法能夠同時控制液態金屬液滴軟電極的潤濕性和導電性，使其在與多種金屬基底（如Au、Ag和Cu等）接觸時都表現出不粘、無腐蝕性且保持高導電性的性質。GLM液滴被成功用於可活動、可回收、可變形的軟接觸電極，並可反覆開啟/關閉電路的浮動電極。該研究對於開發新一代的液滴型的柔性電子電路具有重要的意義。

這項工作的相關成果發表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.201706277)上。

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