随着健康监测、人机交互等需求的增长，柔性电子器件的需求爆发。电极作为柔性器件的关键组件，平衡其机械性能和电导率至关重要。传统的无机材料电极因其高模量、延展性差等特性，无法贴合人体曲面，长期佩戴易导致舒适性差和信号失真。而水凝胶电极虽然有着优异的延展性以及舒适性，但其高含水率通常会影响机械性能，导致低拉伸强度（通常<1 MPa）和韧性(通常<10 MJm⁻³)，同时水凝胶的低离子电导率（通常<10 Sm⁻¹）也阻碍了其在柔性电子应用中的发展。

本研究报道了一种双连续聚合物电极（BC‑PE），该电极具有稳定的高电导率（>60 Scm⁻¹）、优异的延展性（>600%）、高断裂强度（>57 MPa）以及高韧性（>230 MJm⁻³），并且还具有可回收性和生物相容性。BC-PE将聚苯并二呋喃二酮(PBFDO)作为机械支撑，热塑性聚氨酯（TPU）作为导电网络，并将两者混合溶入二甲基亚砜（DMSO）溶剂后蒸发制备而成。然后基于BC-PE开发了一款液滴发电器，并输出了创纪录的29.2 Am⁻²的电流密度和1124.2 Wm⁻²的功率密度。此外，该研究通过墨水直写式3D打印技术开发了一款基于BC-PE的自供电电子皮肤，用于触摸轨迹识别，并实现对视频显示的操作。本研究提出了一种开发先进导电聚合物电极的策略，有效解决了导电性能与机械性能间的平衡问题，并展示了该类电极在能量收集与人机界面中的广阔应用前景。

• 兼具优异的机械性能和导电性能：BC-PE拥有高电导率（>60 Scm⁻¹），优异的延展性（>600%），高断裂强度（>57 MPa）以及高韧性（>230 MJm⁻³）。同时具备可回收性能，能对受损的BC-PE进行修复 。

• 创记录液滴能量收集性能：基于BC-PE与聚全氟乙丙烯开发了一款液滴发电器，并输出了创纪录的电流密度（29.2 Am⁻²）和功率密度（1124.2 Wm⁻²）。 

图1. a PBFDO、TPU和DMSO的化学结构。 b BC-PE的制造流程图。 c BC-PE和PBFDO薄膜的扫描电镜图。d BC-PE的纳米CT图像。e BC-PE和PBFDO的表面粗糙度。f BC-PE和PBFDO的表面电位。g BC-PE的示意图，由连续的PBFDO和TPU组成。

图2. a 不同PBFDO含量的BC-PE应力-应变曲线。b 不同PBFDO含量的BC-PE韧性。c 在5000次循环穿戴和扭转前后BC-PE的应力-应变曲线。 d 含有2wt%-10wt%PBFDO的BC-PE的导电性。e BC-PE在pH值为3、7和11的溶液中浸泡1小时后的电导率。f 在30-70 °C温度下电导率的变化。g 不同聚合物复合材料的电导率和韧性对比图。h BC-PE作为柔性电极用于能量收集装置和电子皮肤。

图3. a 水滴接触DEG顶部电极时的照片。b 基于BC-PE的DEG工作机制示意图。c 基于BC-PE的DEG等效电路图。d 自来水滴落时DEG与控制器件的输出电流对比。e 自来水滴落时DEG与控制器件的输出电压对比。f 铝箔为底部电极的DEG的输出电流和电压。g 垂直释放高度、h 液滴体积、i 弯曲曲率对输出电流的影响。

图4. a 液滴种类（去离子水、自来水和0.1 M NaCl溶液）对DEG输出电流的影响。b 在FEP的界面上形成双电层。c 液滴中NaCl浓度对输出电流的影响。d 负载不同电阻时的输出电流和瞬时功率密度。e DEG被模拟酸雨溶液（pH=3）冲击时的输出电流和电压。 f DEG在空气中放置一年后被自来水冲击时的输出电流。

图5. a DIW打印系统的照片。b 不同打印速度下打印出TPU/PBFDO墨水的宽度。c 电子皮肤示意图和照片。d 触摸操作平台的编程控制系统。e 视频显示触摸操作平台流程图。f 触摸操作平台的照片。g 视频显示界面演示截图。h 电子皮肤控制视频显示操作图片以及相应的电信号。

本研究提出了一款双连续聚合物电极，该电极以PBFDO作为机械支撑，TPU作为导电网络，在具备优异的机械性能的同时依旧保持高电导率，突破导电性与柔性权衡壁垒。该电极同时具备可回收性能，置于DMSO中重新溶解能对受损的BC-PE进行修复 。该工作还基于BC-PE电极开发了一款液滴发电器，并输出了创纪录的电流密度和功率密度。同时开发了一款自供电电子皮肤，并构建了一个可编程的触摸操作平台，能够实现视频显示控制。该聚合物电极为柔性电子的发展应用提供了巨大潜力

免责声明：原创仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，如有侵权，请联系删除，文献解读如有疏漏之处，我们深表歉意。