DOI: 10.1038/s41563-020-00902-3

可伸缩电子产品广泛应用于可穿戴电子设备、电子皮肤、软机器人和生物电子设备等领域。由弹性体薄膜制成的常规可拉伸电子设备缺乏渗透性，这不仅降低了其穿着舒适度，在长期穿戴后往往会引起皮肤炎症，而且还限制了设备在垂直方向上的设计尺寸。在此，研究者提出了一种可拉伸导体，该导体是通过将液态金属简单地涂覆或印刷到静电纺丝弹性纤维垫上制备而成的。本研究将该可拉伸导体称为液态金属纤维垫。悬挂在弹性纤维之间的液态金属会自组织成横向网状和垂直弯曲结构，同时具备高渗透性、可拉伸性、导电性和电稳定性。此外，该液态金属纤维垫还具有良好的生物相容性，对1800％以上应变的全向拉伸显示出很好的适应性。最后，研究者演示了使用液态金属纤维垫作为构建模块来实现高渗透性、多功能可拉伸电子器件的制备。

图1.兼具渗透性和超弹性的LMFM。a，LMFM的典型制备工艺示意图。b-d，电纺SBS垫（b），EGaIn涂覆SBS垫（EGaIn的负载量：0.8mg/cm2）（c）和通过预拉伸激活后的渗透性0.8EGaIn-SBS（d）的数字图像和扫描电子显微镜（SEM）图像。e，电纺SBS毡和0.8EGaIn-SBS的应力-应变曲线。f，将0.8GaIn-SBS与商用尼龙布、医用贴片、PDMS膜和Ecoflex膜的透气性和透湿性进行比较。g，等离子处理前后0.8EGaIn-SBS的水接触角测量（左图）以及上面滴有人造汗液（红色），水（黄色）和酒精（蓝色）的0.8EGaIn-SBS的数字图像（右图）。h，0.8EGaIn-SBS的电阻变化与拉伸应变的关系（RS表示拉伸状态下的电阻，RS0表示零应变状态下的电阻）。h中的插图图像显示应变为0％和1,000％时的0.8EGaIn-SBS。

图2.LMFM的超弹性机理。a，示意图显示了制备可渗透EGaIn-SBS垫的预拉伸活化过程。b，示意图，以及显示拉伸过程中0.8EGaIn-SBS详细结构的形貌图和横截面SEM图像。

图3.LMFMs具有稳定且自适应的超弹性。a，在不同应变下，0.8EGaIn-SBS的电阻变化与拉伸循环的关系（R是指在特定拉伸应变下拉伸后的电阻，R0是指拉伸前的电阻）。b，具有不同EGaIn负载量的EGaIn-SBS的品质因数（Q）与拉伸应变之间的函数关系。c，示意图显示了在拉伸过程中EGaIn-SBS的自适应性。d，EGaIn-SBS的电阻随拉伸周期（1800％应变）以及拉伸方向的变化（RS是指拉伸状态下的电阻，RS0是指释放状态下的电阻）。d中插入的SEM图像显示了2.0EGaIn-SBS的适应性：扣环重建并重定向以遵循拉伸方向。

图4.LMFMs的生物相容性。a，在对照样品、吸收性纱布、SBS垫、2.0EGaIn-SB和20％DMSO培养基中培养的细胞的亮场和荧光图像。b，不同孵育组中L-929细胞活性的定量。c，孵育1、2和3天后，通过MTT法测定不同孵育组在570nm处的吸收。误差线（b，c）显示标准偏差。d，数字图像显示志愿者前臂上不同材料的皮肤刺激结果。

图5.EGaIn-SBS的印刷和封装。a，在预拉伸活化之前（顶部）和之后（底部）以不同EGaIn图案模版印刷的SBS毡的数字图像（比例尺，1cm）。b，显示超弹性图案化EGaIn-SBS的数字图像。c，在释放状态（左）以及拉伸和扭转状态（右）下，印刷有EGaIn互连结构并安装LEDs的封装可拉伸垫的数字图像。通过在表面上进行SBS微纤维的后静电纺丝将其包裹起来。c中的插图显示了封装的可拉伸垫的横截面结构。d，印刷有EGaIn互连结构和水下安装LEDs的封装可拉伸垫的数字图像。在释放状态（左）和拉伸状态（右）下,该垫子在水下均表现良好。e，封装的可拉伸垫的电阻与洗涤时间的关系。e中的插图显示在清洗过程中，垫子可以稳定地点亮LED阵列。

图6.单片可拉伸电子器件。a，示意图显示了通过交替电纺SBS纤维和模版印刷EGaIn电极来制备垂直堆叠的整体式可拉伸垫。b，三层单片可拉伸装置以及每层中EGaIn电极结构的数字图像。顶层（靠近皮肤）是ECG传感器，中间层是汗液传感器，底层是电加热器。c，三层单片可拉伸装置顶层（ECG电极）的ECG信号。d，三层单片可拉伸装置的中间层（汗液传感器）在不同应变下响应于不同汗液量的电容（用磷酸盐缓冲盐水（PBS）代表汗液）。e，中间层在不同应变下响应于不同浓度NaCl水溶液（用NaCl水溶液代表人体汗液）的电容。f，三层单片可拉伸装置的底层（加热器）在0.07V-0.75V的阶梯式电压下的温度。g，加热器的温度随拉伸应变的变化而变化（驱动电压为0.15V）。h，在重复加热循环操作下的温度，驱动电压为0.2V。