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  工業(yè)中的導電油墨通常由貴金屬導電填料和無機載體組成。然而，這些含有無機載體的導電油墨由于其固有的剛性和較差的表面兼容性，很難與高柔性電子器件兼容。近年來，具有優(yōu)異印刷特性、柔韌和導電性的液態(tài)金屬(LMs)基油墨(LM inks)被廣泛應(yīng)用于軟機器人、航空航天、柔性電子等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的無機電子油墨（導電銀漿等）相比，LM inks由于有機載體熱穩(wěn)定性差、LM含量大（>90 wt.%）等因素在工業(yè)應(yīng)用中受到限制。此外，由于LMs表面存在不導電的氧化物，LM inks通常需要通過燒結(jié)（包括機械燒結(jié)和激光燒結(jié)）、添加剛性導電填料、雙相LMs策略等方法進一步活化以形成導電通路。因此，如果能在中引入傳統(tǒng)的無機載體，就有可能克服有機LM inks的缺陷，為現(xiàn)代電子產(chǎn)品提供下一代高性能的電子油墨。

  近日，東南大學化工學院、東南大學無錫校區(qū)張久洋教授團隊報道了一種全無機二氧化硅-液態(tài)金屬體系，它能以超低的LM含量（50 wt.%）制備出高導電性（1.1 × 10⁶ S·m^-1）的LM inks。二氧化硅羥基和LMs表面氧化物之間的化學交換是這項工作取得優(yōu)異分散性和長期儲存穩(wěn)定性的關(guān)鍵(圖1)。這項工作中的無機油墨的導電滲流閾值僅為 43 wt.%。所制備的無機液態(tài)金屬硅膠（LMSG）油墨不需要任何燒結(jié)程序，消除了液態(tài)金屬硅膠油墨的嚴重制約因素。此外，液態(tài)金屬硅膠油墨只需脫水即可大量制備成粉末狀，供長期儲存（> 1 年），并可通過重新分散方便地再生。無機 LMSG 油墨制成的電路在極高溫度（~ 300 °C）下的電導率變化（0.1%）非常小，表明其具有出色的熱穩(wěn)定性。通過 LMSG 油墨可獲得高度靈活和復雜的集成電路，例如完備的呼吸燈電路等（圖2），從而制造出具有出色電子性能的穩(wěn)定軟電子器件。這項工作創(chuàng)造性地將無機系統(tǒng)引入 LMs，為電子油墨提供了有競爭力的候選策略。

圖1. (a – c) 無機導電油墨結(jié)構(gòu)示意圖；（d）²⁹Si NMR 譜圖證明硅氧鍵與鎵氧鍵之間的交換；（e-g）LMSG油墨再生性、高導電性以及LMSG油墨干粉的批量制備與存儲性。

圖2. (a) 利用LMSG油墨打印的電路；(b) 所得電路可耐受300 ^oC高溫，超過了基于有機高分子的漿料(例如CMC纖維素基體)；(c) 300 ^oC下，有機漿料(CMC)與LMSG ink的打印線路表面顯微鏡對比，LMSG仍然保證一定的完整性；(d - f) 基于LMSG ink的呼吸燈電路，證明了LMSG對基底和電子元件良好的附著性；(g-h) 呼吸燈電路在耐受1000次彎折而仍然正常工作。

  相關(guān)工作以題為“Chemical Exchange between Silica Networks and Liquid Metals for All-inorganic, Sintering-free and Highly Conductive Inks”的論文發(fā)表于重要學術(shù)期刊《Advanced Materials》。金屬-高分子復合電子材料是張久洋教授課題組的重要研究方向，主要探索金屬-高分子復合材料在電子功能器件和電子封裝基礎(chǔ)材料中的科學理論與應(yīng)用前景。前期相關(guān)成果還發(fā)表于Matter 2025, 8, 101928; Adv. Mater. 2024, 2305707; Matter 2023, 6, 226 – 238; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2022, 119, e2200223119; Matter 2021, 4, 3001 – 3014; Adv. Mater. 2021, 202104634等國際著名期刊。論文第一作者為研究生田博，張久洋教授是論文的唯一通訊作者，東南大學為第一通訊單位，該研究成果得到國家自然科學基金的資助。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501414