用多糖微凝胶包裹的液态金属液滴作为可用于柔性导电器件的生物相容性墨水

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近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所李朝旭研究员在AdvancedFunctional Materials上发表了一篇题为“Liquid Metal Droplets Wrapped with Polysaccharide Microgel as Biocompatible Aqueous Ink for Flexible Conductive Devices”的研究论文。该论文采用超声技术将镓铟共晶（EGaIn）分散在低浓度海藻酸溶液中，制备出一种高导电率的纳米尺寸海藻酸微凝胶包裹的液态金属液滴的生物墨水。

海藻酸不仅通过羧基与金属液滴表面的Ga3+的相互作用促进EGaIn的粒径从400nm减小至100nm，并且与表面Ga3+产生螯合作用形成一层类似鸡蛋壳的坚固且不透氧气的纳米凝胶层。纯水中的液态金属纳米微粒仅能稳定存在6小时以内，而微凝胶层极大地提高了纳米液态金属胶体的稳定性，使其可在空气中稳定存在7天以上，并在氮气保护中稳定存在超过60天。此外，由于海藻酸层中富含羧基等极性基团，使得EGaIn液滴可以通过喷墨印刷、丝网印刷等方式附着在多种基底表面，并可通过“机械力烧结”恢复到接近EGaIn的电导率（4.8×105S·m-1）。而且由于液态金属液滴与海藻酸壳以及基底的强相互作用，使得液态金属墨水难以发生失水开裂。最后，海藻酸通过束缚有细胞毒性重金属Ga3+离子和自身极好的生物相容性，进一步提高了液态金属液滴的生物相容性。

液态金属液滴烧结后除了提高材料的电导率外，还使得材料可以通过电场加热脱水变形，并在70%的相对湿度下快速恢复。

本文采用超声技术，方便的将镓铟共晶（EGaIn）分散在低浓度海藻酸溶液中，海藻酸不仅通过羧基与金属液滴表面的Ga3+的相互作用促进EGaIn粒子的纳米化，并且与表面Ga3+产生螯合作用形成一层类似鸡蛋壳的坚固且不透氧气的纳米凝胶层，大大提供了金属纳米液滴的分散稳定性，这种高导电率的纳米尺寸海藻酸微凝胶包裹的液态金属液滴可用于柔性导电器件的生物墨水使用。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.201804197