2026年7月8日，国际权威期刊《自然·通讯》（Nature Communications）刊发华中科技大学吴豪教授等在柔性电子领域的新成果，题为“High-performance stretchable conductive film on complex microscale structures via spontaneous fusion of liquid metal（基于液态金属自发融合在复杂微结构表面制备高性能可拉伸导电薄膜）”。华中科技大学2023级博士生周森、2022级博士生庞博为论文共同第一作者，吴豪教授为通讯作者，助理研究员布天昭、新加坡国立大学吴昌盛教授为共同通讯作者，尹周平院士等为共同作者。

  随着柔性电子在健康监测、机器人感知、人机交互等新兴领域的快速发展，在复杂三维微结构表面制备高性能可拉伸导电薄膜，已成为制约柔性电子系统三维互连的关键技术瓶颈。当前可拉伸导体的制备策略主要依托材料设计与结构工程两大技术路径，但在可拉伸性、导电性及几何兼容性三个核心性能指标之间难以实现协同优化。镓基液态金属凭借其金属级电导率与液体级可变形性的独特优势，被认为是构建可拉伸导体的理想材料体系。然而，为了实现连续可拉伸导电薄膜制备，镓基复合材料通常需要依赖机械力、激光烧蚀、超声处理、热处理或化学处理等额外激活工艺，以促使液态金属颗粒之间发生连接。这些额外的激活工序在应用于三维微结构时存在各种局限性，严重制约了镓基复合材料在复杂形貌基底上的适用性。因此，现有方法虽能在平面基底或小曲率表面实现复杂几何图案的制备，但在三维微结构表面（如高深宽比通孔、人体皮肤等）上实现共形沉积仍面临显著挑战。

  针对上述技术瓶颈，研究团队提出了液态金属颗粒自发融合策略。该策略通过在液态金属颗粒壳层表面构建超薄亲水聚合物涂层，以在相邻颗粒之间形成液桥系统。在溶剂蒸发过程中，液桥力急剧增大并最终超过颗粒外壳的临界破裂强度，触发液态金属颗粒自发融合，从而形成连续导电薄膜，全程无需任何外加激活工艺。该可拉伸导电薄膜可通过喷涂共形沉积于各种三维微结构表面，涵盖阶梯锥形结构、金字塔结构、半球形结构、高深宽比垂直互连通孔结构和人体皮肤等。

图1 基于液态金属颗粒自发融合在三维微结构表面制备高性能可拉伸导电薄膜

  基于该策略制备的导电薄膜实现了多种性能的协同优化：与基底的强界面黏附力，极端可变形性，优异的应变不敏感性，良好的抗菌性能和优异的生物相容性。在应用验证层面，研究团队利用该策略构建的可拉伸多层电子系统，在动态循环拉伸工况期间仍能可靠执行高频脉冲宽度调制信号生成、信号采集与串口通信等复杂功能。此外，该策略还可直接在皮肤表面制备超薄表皮电极，实现与皮肤微观形貌的共形覆盖，兼具透气透汗性与无感佩戴体验。该表皮电极在后续动物和人体实验中均展现出优异的生理信号采集性能。

图2 高深宽比垂直电互连结构及可拉伸多层电子系统

图3 动物和人体实验验证

  本研究提出了液态金属颗粒自发融合的通用策略，为在复杂三维微结构表面制备高性能可拉伸导电薄膜开辟了新的可行路径，有望在柔性电子、医疗健康监测等前沿领域获得广泛应用。

  相关工作得到了国家重点研发计划（2023YFB4704700）、国家自然科学基金（52550004, 52188102）以及机械学院前沿基础研究中心的支持。

  论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-75298-w