作为柔性电子器件的基础材料，柔性导电薄膜在光电器件、电子/离子皮肤、可穿戴传感器等领域受到了广泛关注。经过30年的不懈努力，研究者们在设计制备具有可弯曲性、可拉伸性的柔性导电薄膜方面取得了巨大成功，极大促进了柔性光电子领域的发展。随着科技的发展，人们在小型化和便携性等方面对新一代智能柔性电子器件提出了更高要求。因此，设计开发能够自由折叠-伸展的新型柔性导电薄膜材料，具有重要的科学意义和迫切的应用需求。

  近日，烟台大学刘洪亮教授团队将导电离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[EMIm][NTf₂]）浸润具有平行聚乳酸（PLA）微结构框架的多孔聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）（PVDF-HFP）纳米纤维网络，制备了一种能够可逆的在面内折叠-伸展的柔性导电薄膜。一方面，纳米纤维网络和液体分子之间的离子-偶极相互作用赋予聚合物膜超浸润性，进一步为复合薄膜可逆的面内折叠-展开提供了毛细驱动力。另一方面，通过合理的微米尺度框架设计，可以增强薄膜的面内折叠-展开程度。本工作为满足新一代智能柔性电子器件的小型化和便携性，提供了关键基础材料。

图1.可逆面内折叠-展开的柔性导电薄膜的设计。(a)通过静电纺丝制备多孔PVDF-HFP纳米纤维网络。(b)通过3D打印在多孔PVDF-HFP纳米纤维膜上引入微米PLA框架。(c)多尺度聚合物网络超亲[EMIm][NTf₂]，形成均一稳定的液膜，显示出可逆的面内折叠-伸展性能。

  由于毛细效应，PVDF-HFP网络能够维持一层稳定的离子液体液膜，使制备的复合薄膜在宏观上均匀且透明。在薄膜折叠过程中，形成的褶皱和堆叠区域吸收了一部分体积，而液膜在液体表面张力的作用下保持稳定；当外部的压缩力被释放后，褶皱和堆叠区域恢复到其初始状态，这种折叠-展开过程是完全可逆的。复合薄膜的折叠行为受液膜厚度和复合薄膜微米框架的影响。该团队控制液膜厚度为60 μm（远大于弹性毛细长度），从而在界面处形成硬毛细管壁，使折叠过程有利于能量降低。另一方面，在PVDF-HFP网络中引入平行或三角形PLA微米框架，能够使复合薄膜克服动力学的阻碍，实现面内的充分折叠。

图2.面内可逆的折叠-展开性能。(a-d)在可逆折叠-展开过程中，复合薄膜的宏观和微观形态变化。(e)液膜厚度对复合薄膜折叠性能的影响。

图3.设计微米框架增强薄膜的形变程度。(a)在折叠过程中，随着薄膜收缩程度的增大，自由边弧度变大。当圆心角大于180^o时自由边将沿固定边滑动，使薄膜变窄。(b)当自由边的总长度（2L）大于固定边的总长度（2W）（2L > 2W）时，薄膜只能实现不充分的折叠，最终变成一条线。通过引入平行(c)或三角形(d)微米框架满足2L < 2W，可实现薄膜的充分折叠。

  该团队进一步利用PVDF-HFP膜对高导电的[EMIm][NTf₂]/PEDOS:PSS复合液体的超浸润性质，制备了高导电性的可逆面内折叠-展开的复合薄膜。该薄膜在面内折叠-展开过程中，方块电阻始终稳定在40 ~ 50 Ω sq^-1之间。本工作发展了一种制备具有面内可逆折叠-展开性能的柔性导电薄膜的新方法。根据这一设计思路，有机结合不同的纳米结构网络和不同性能的液体，可以实现许多其它功能性甚至响应性材料的设计。

图4.制备能够面内折叠-展开的高导电薄膜。(a)[EMIm][NTf₂]/PEDOT:PSS复合液滴浸润多孔PVDF-HFP膜，得到高导电柔性薄膜。(b, c)在折叠-展开过程中，薄膜保持稳定的高导电性。

  相关工作以“Flexible Conducting Composite Film with Reversible In-Plane Folding–Unfolding Property”为题发表在Advanced Science上，论文的第一作者为联培生孙培入硕士，共同第一作者为吉林大学博士研究生马初骜，通讯作者为烟台大学刘洪亮教授，共同通讯作者为重庆科技学院陈勇副教授。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202102314