可拉伸电子产品（即Elastronics）对于实现用于个性化医疗的下一代可穿戴生物电子学至关重要，因为它们具有独特的皮肤敷形功能，非常适合与人体无缝集成。基于纳米线的电子学已经取得了重大进展，其应用前景广阔，从电子皮肤到先进的能量收集系统。然而，合理控制纳米线形态和配置以实现所需的多功能性仍然是一个关键挑战。
来自东南大学的学者采用金纳米星状晶种纳米线生长方法，提出了一种具有高导电性和拉伸性的可拉伸果冻状金纳米线薄膜。它们表现出独特的分层取向结构，其中金纳米星状作为多支链活性位点（顶层），垂直交织的纳米线（底层）在纳米星下方。由于独特的分层结构，这种纳米线薄膜可以拉伸至200%，并保持13.8的低归一化电阻。此外，薄膜可用作可拉伸超级电容器，即使在 5000 次电化学扫描循环后，仍具有92%的电容保持率和卓越的耐用性。该方法是通用的，可以进一步扩展到其他金属种子，因此，代表了一种低成本但有效的策略，用于制造用于人体生物传感和生物电子学的可拉伸电子和强大的储能装置。相关文章以“Hierarchically Oriented Jellyfish-Like Gold Nanowires Film for Elastronics”标题发表在Advanced Functional Materials。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202209760
图1.水母状金纳米线的特性。a)水母状金纳米线薄膜的可控合成示意图。b)在不同衬底上生长的水母状金纳米线的照片。c)水母状纳米线(左)和薄膜在不同放大倍数下的SEM图像。插图显示了测量的薄膜表面接触角。d)具有长触须的水母的图像显示出与合成的纳米线相似的形态。
图2.水母状金纳米线的可控生长。a)PDMS上生长时间增加的水母状金纳米线的SEM图像。b)随着生长时间增加的平均纳米线长度。c)电导率和薄层电阻随纳米线长度的变化。
图3。水母状金纳米线的固有拉伸性。a)在不同生长时间下从0%应变到50%应变的拉伸性的比较。b)在15分钟的生长时间下，标准化抗性(R/R0)与应变的关系图。c)图解说明水母状金纳米线薄膜的可拉伸性的可能机制。d)在不同应变下水母状金纳米线薄膜的光学显微镜图像。
图4.水母状金纳米线薄膜的稳定性。a)在1000 mm s-1速度下，50%应变下10 000次循环测试期间的计时电流响应。b)1-13个周期和8001-8013个周期的电流变化图。c)拉伸和释放10 000次循环之前的SEM图像。d)拉伸和释放10 000次循环后的SEM图像.
图5.水母状金纳米线超级电容器的电化学表征。a)基于SCs的水母状金纳米线在不同扫描速率下的CV曲线。b)基于水母状金纳米线的SCs在不同电流密度下的充放电曲线。c)根据(a)计算的面积比电容和体积。d)以0.5 V s-1的扫描速率进行5000次循环CV测试，插入的是不同循环的CV曲线。
图6.水母状金纳米线基SCs的电化学性能。a)基于SCs的水母状金纳米线在不同应变下的CV曲线。b)基于水母状金纳米线的SCs在不同应变下的充放电曲线。c) 将这项工作与最近关于可拉伸SC的文献进行比较。
总之，本研究提出了一种新型的可拉伸果冻状金纳米线薄膜，具有高导电性、可拉伸性和耐久性，以及可拉伸超级电容器的高性能。演示了电子系统中独特的层次结构和独特的功能。据本研究所知，这是第一次尝试使用多分支纳米星作为种子来制备具有垂直缠绕形貌的分级金纳米线薄膜，而不需要任何外部结构设计和昂贵的设备，这是用其他方法很难制备的。这种分级的水母状纳米结构也启发我们使用柠檬酸盐封端的Au-Ag合金纳米结构作为纳米线制造的种子，这也成功地导致了分级的多纳米线结构。此外，水母状金纳米线薄膜具有良好的拉伸性、长循环稳定性和电化学电容性能。基于这些独特的优势，本研究提出的方法可以作为一种新的通用设计原则，具有巨大的模块化和多功能性，用于制备分级金纳米线，表明其在开发可拉伸电子器件和皮肤兼容的鲁棒能量存储器件方面具有巨大的潜力，可用于在体生物传感和生物电子学中的无数应用。（文：SSC）
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