DOI: 10.1002/adfm.202213485

具有固有结构特征的柔性导电材料因其优异的导电性、较好的机械性能和可调的理化性能等功能优势，成为目前基础科学和先进技术应用的研究热点。导电水凝胶纤维（CHFs）是一种很有前途的候选材料，其具有重量轻、长径比高、可变形性高等特性。在此，本文全面概述了CHFs的最新进展，包括结构特征、功能特性、制造策略、应用及其在柔性电子器件方面的前景。系统地介绍了基本设计原则和制造策略，包括非连续制造（毛细管聚合和牵引纺丝）和连续制造（湿法纺丝、微流控纺丝、3D打印和静电纺丝）。此外，它们的潜在应用也受到了高度重视，如柔性能量采集装置、柔性储能装置、柔性智能传感器和柔性生物医学电子设备。本综述对这种极具吸引力的CHFs的挑战与机遇进行了展望，使人们能够更深入地理解基本原理并开发出先进的导电水凝胶材料。

图1.CHFs柔性电子应用示意图。红色圆圈表示用于电子和离子传输的CHFs的3D网络内部微观结构的放大图，看起来像3D多孔泡沫。

图2.CHFs的结构特征和功能特征。

图3.CHFs制备示意图。a）毛细管聚合法。b）牵引纺丝。c）湿法纺丝。d）微流控纺丝。e）3D打印。f）静电纺丝。

图4.用于制备CHFs的毛细管聚合方法示意图。a）在硅胶管中制备CHF。b,c）不同状态下CHFs的照片。d）首先在PVC软管中制备PVA/PAA水凝胶纤维。e）MWCNTS-PVA/PAA CHFs是通过在PVA/PAA水凝胶纤维表面涂覆MWCNTs制备而成的。

图5.用于制备CHFs的牵引纺丝示意图。a）PAH和核壳MAPAH纤维的制备过程。b）乙烯基官能化二氧化硅纳米粒子交联聚丙烯酸水凝胶的合成过程。c）水凝胶纤维牵引工艺。d）在水凝胶纤维表面涂覆一层薄薄的定向碳纳米管片以形成HF-ACNSx。

图6.用于制备CHFs的湿法纺丝示意图。a）通过基于离子交联和共价交联的湿法纺丝以及b）通过溶剂置换的有机水凝胶纤维制备CHFs的过程。c）长单纤维和d）针织织物的照片。e）通过双芯同轴湿纺制备具有芯鞘分段结构的导电水凝胶/热致变色弹性体混合纤维。f）rGO-Poly（AMPS-co-AAm）水凝胶作为应变敏感材料的传导机理示意图和照片。

图7.用于制备CHFs的微流体纺丝示意图。a）通过微流体纺丝结合自由基聚合制备GO/PAM/SA CHFs。b）基于自润滑纺丝策略，在微流体装置中产生PAAM/PAMPS离子CHFs。

图8.用于制备CHFs的3D打印示意图。a）3D打印过程和打印水凝胶膜的网格微观结构的示意图。b）使用SLA打印系统制备3D PEDOT:PSS CHFs的过程。c）PEDOT/PSS水凝胶在溶胀和干燥状态下的光学图像。将干燥水凝胶与LED灯连接。

图9.用于制备CHFs的电纺丝示意图。a）通过静电纺丝结合真空辅助过滤制备ANF-PVA/AgNWs混合水凝胶纤维垫的过程以及分子相互作用。b）通过反应性电纺丝和原位合成共轭聚合物来制备电纺混合水凝胶纤维垫的过程。

图10.基于CHFs的能量收集装置。a）PNA水凝胶、PNA CHFs和芯鞘PNA/PMA CHFs的制备过程。b）由PNA/PMA CHFs编织的TENG织物的示意图、c）机理和d）性能结果。e）PEDOT:PSS CHFs的照片和SEM图像。f）基于五对p型PEDOT:PSS CHFs和n型CNT纤维的TE器件的示意图和性能结果。

图11.a）PANI/GO CHFs的形成图。b）PANI、PA和RGO之间可能的相互作用。c）纤维超级电容器的组装过程及其d）正常、弯曲和扭曲状态下的CVs曲线。e）弹簧状全凝胶状态装置的组装过程。

图12.a）防冻GP-PVA CHFs的制备图。b）防冻超级电容器在-20℃下的GCD曲线和c）循环寿命。

图13.a）通过牵引纺丝制备P（AAm-co-PAA）/Fe（III） CHFs的示意图。b-d）水凝胶微纤维网的紫外线、湿度和拉伸应变传感性能。

图14.当肘部分别从0°到45°、90°和135°反复弯曲和放松时，印刷的网可以作为检测人体运动的传感器。

图15.基于CHFs的柔性生物电子器件。a）基于RT-PEDOT:PSS CHFs的OECTs的示意图。b）以RT-PEDOT:PSS水凝胶纤维为通道的OECTs的输出和c）传递曲线。d）BCHFs的拉伸应力-应变曲线。e,f）CHFs作为纳米流体器件的离子电导率测量示意图。

图16.a）槽形纤维引导C2C12细胞单向定向和成肌分化。b）将DRG细胞封装在GelMA中，随后嵌入3D打印PEDOT/PSS水凝胶的免疫荧光图像。