【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學集成電路學院研究員王凌云與化學與化工學院教授于偉泳聯(lián)合，在高性能導電聚合物電極研究中取得重要進展，相關(guān)成果以“Highly Robust and Conductive Polymer Electrodes for Droplet Energy Harvesting and Printable On-Skin Electronics”為題發(fā)表在國際期刊Advanced Materials(DOI：10.1002/adma.202506511，影響因子27.4)。山東大學為該論文的第一完成單位，王凌云研究員、于偉泳教授，大連工業(yè)大學副教授王宇，香港城市大學教授Walid Daoud為論文的共同通訊作者，山東大學化學與化工學院博士研究生荊兆旭為第一作者。
 

　　柔性電極的設(shè)計與優(yōu)化是實現(xiàn)高性能柔性電子器件功能集成與穩(wěn)定運行的核心要素，導電聚合物的研究推動了柔性電極的發(fā)展。為了在不犧牲力學性能的前提下實現(xiàn)高導電性，本工作設(shè)計了一種雙連續(xù)導電聚合物電極(BC-PE)，將n型導電聚合物聚苯并二呋喃二酮(PBFDO)作為導電相，熱塑性聚氨酯為機械相。通過溶劑蒸發(fā)誘導的相分離，促使BC-PE展現(xiàn)出連續(xù)的導電相和機械相，實現(xiàn)了高于60 S cm-1的電導率，大于600%的斷裂伸長率，超過230 MJ m-3的韌性，且具有良好的生物相容性、可回收性、環(huán)境穩(wěn)定性和機械耐久性等特性。
 

圖1. BC-PE的制備過程和結(jié)構(gòu)表征
 

　　鑒于BC-PE具有優(yōu)異的導電性和力學性能，團隊制備了基于BC-PE的柔性水滴能量收集器件，實現(xiàn)了29.2 A m-2的超高瞬時電流密度和1124.2 W m-2的瞬時功率密度。此外，將BC-PE作為導電油墨，采用直寫打印技術(shù)開發(fā)了基于BC-PE的電子皮膚，構(gòu)建了用于控制視頻播放狀態(tài)的人機交互系統(tǒng)。這些結(jié)果表明高性能BC-PE推動了柔性能量收集技術(shù)和可穿戴電子技術(shù)的發(fā)展。
 

圖2. BC-PE的各項優(yōu)勢并應(yīng)用于水滴能量收集器件和表皮電子器件
 

　　另外，研究團隊還研發(fā)了一種高透明、柔性、穩(wěn)健和可擴展的水滴能收集器件，可以任意貼附于平坦或曲率物體表面，且易于與太陽能電池集成，實現(xiàn)多源環(huán)境能量的協(xié)同轉(zhuǎn)化和高效利用；同時還可以實現(xiàn)自供電的酸雨監(jiān)測。該多功能水滴能收集器件可廣泛應(yīng)用于智慧城市、智能農(nóng)業(yè)及戶外可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，研究成果以“A multifunctional droplet energy harvester enabled by ionogel electrodes”為題發(fā)表在國際期刊Nano Energy(影響因子16.8)，山東大學集成電路學院為第一完成單位，王凌云研究員為第一作者，于偉泳教授、化學與化工學院副研究員楊一瑩，王宇副教授，Walid Daoud教授為論文的共同通訊作者。
 

　　團隊近期在圍繞基于柔性功能材料的柔性可穿戴智能器件的研究方面取得了系列進展。研制了一步法靜電紡絲制備無鉛鈣鈦礦納米纖維膜基摩擦納米發(fā)電機器件，應(yīng)用于可穿戴智能跌倒報警系統(tǒng)(Journal of Colloid and Interface Science, 2025, 696, 137836)。研制了一款基于光致變色材料的紫外線強度監(jiān)測手環(huán)，可以同時收集人體生物力學能量來為小型電子器件供電(Nano Energy, 2024, 126, 109679)。此外，團隊研制了具有高離子電導率、自粘、柔韌等特性的雙網(wǎng)絡(luò)基離子凝膠表皮生物電極用于人體電生理信號(心電、肌電)監(jiān)測，實現(xiàn)了高于商業(yè)電極的信噪比及信號檢測質(zhì)量，且不易受環(huán)境影響(Journal of Colloid and Interface Science, 2025, 684, 272-282)。
 

　　上述研究工作得到山東省海外優(yōu)青項目、山東省自然科學基金面上項目、泰山學者青年專家等基金項目的資助。