可拉伸电子最新综述！

一、研究背景

传统刚性电子器件难以适配人体皮肤、柔性机器人等曲面或可变形场景，可拉伸电子技术应运而生，成为下一代电子设备的核心发展方向。可拉伸电子导体（SECs）作为可拉伸电子系统的关键基础材料，不仅承担电极、导电互联等核心功能，还需兼顾机械拉伸性与电气稳定性，是实现多功能集成的核心支撑。尽管SECs在材料研发、结构设计和制备技术上已取得显著进展，但仍面临应变下导电损耗、环境稳定性不足、长期服役性能衰减、制造成本偏高等关键挑战。因此，系统梳理SECs的材料体系、结构设计、制备工艺及应用场景，明确当前技术瓶颈与发展方向，对推动可拉伸电子技术的实用化与产业化具有重要意义。

二、综述要点

1. 全面覆盖SECs的四大材料体系（金属基、无机非金属基、导电聚合物基、复合材料基），解析各类材料的导电机制、性能优势及优化策略；

2. 系统总结1D、2D、3D维度的可拉伸结构设计范式，阐明结构调控对机械拉伸性与导电稳定性的协同增强机制；

3. 分类梳理各类SECs的核心制备技术，对比不同工艺的优缺点及适用场景；

4. 聚焦能量转换、能量存储、传感三大核心应用领域，延伸至 wearable 加热器、天线等拓展场景，明确不同应用对SECs的性能要求；

5. 剖析当前SECs面临的核心挑战，提出基于材料创新、结构优化、工艺升级的未来发展路径。

三、综述内容

（一）SECs材料体系分类与特性

1. 金属基SECs：分为固体金属基（Au、Ag等纳米结构，通过微裂纹调控、混合结构设计提升拉伸性）和液态金属基（EGaIn等，通过微通道注入、表面图案化等方式与弹性基体复合），兼具高导电性与机械适配性，但需解决固体金属氧化、液态金属表面张力大等问题。

2. 无机非金属基SECs：以碳纳米材料（CNTs、石墨烯）和MXenes为主，通过与弹性体复合、多层结构构建提升拉伸性，具有良好的化学稳定性，核心优势是高导电与柔性的平衡，适用于对环境耐受性要求较高的场景。

3. 导电聚合物基SECs：以PEDOT:PSS为代表，通过添加增塑剂、表面活性剂改性或掺杂极性溶剂提升拉伸性与导电性，具有生物相容性好、可溶液加工等优势，适配生物医学相关应用。

4. 复合材料基SECs：由弹性聚合物基体与导电填料（金属纳米颗粒、碳材料等）复合而成，通过多尺度填料协同、表面改性等策略优化导电网络与机械性能，是当前兼顾性能与成本的主流方向。

（二）可拉伸结构设计

1. 1D结构：包括屈曲、螺旋、波浪、剪纸（kirigami）结构，通过几何变形分散应力，实现单轴拉伸下的导电稳定性，适用于纤维状电子器件。

2. 2D结构：涵盖双向屈曲、蛇皮仿生、网状结构，通过面内拓扑调控实现双轴拉伸适配，适配薄膜类传感器、电极等。

3. 3D结构：通过多孔、立体拓扑设计实现全方位变形，突破1D/2D结构的维度限制，适用于复杂形变场景的电子设备。

（三）核心制备技术

1. 金属基：物理法（磁控溅射、蒸发）、化学法（化学镀、电镀）、液态金属微通道注入与图案化技术；

2. 无机非金属基：溶液旋涂、真空过滤、层-by-layer自组装、转移印刷技术；

3. 导电聚合物基：溶液处理（喷涂、喷墨打印）、原位聚合、激光诱导技术；

4. 复合材料基：溶液混合成型、静电纺丝、丝网印刷、3D打印技术（可实现复杂结构定制）。

（四）主要应用领域

1. 能量转换器件：纳米发电机（TENG/PENG）、太阳能电池、燃料电池的电极与互联组件，要求高导电、高循环稳定性；

2. 能量存储器件：可拉伸电池与超级电容器的电极、集流体，需兼顾高比表面积、导电稳定性与拉伸性；

3. 传感器件：运动监测、触觉传感、化学检测、植入式传感器的传感元件或电极，要求高灵敏度、生物相容性（植入式）、环境稳定性；

4. 拓展应用：wearable 加热器（需热稳定性）、通信天线（需抗环境干扰）、电磁干扰屏蔽材料（需高导电与拉伸性协同）。

 四、总结与展望

该综述系统梳理了可拉伸电子导体的材料体系、结构设计、制备技术与应用场景，明确了各类SECs的核心优势与短板：金属基SECs导电性能最优但需解决稳定性问题，无机非金属基与导电聚合物基SECs适配特定功能场景，复合材料基SECs是兼顾性能与实用性的主流选择；结构设计通过几何调控实现应力分散，是提升拉伸性的关键手段；制备技术朝着低成本、规模化、复杂结构定制化方向发展；应用已覆盖能量、传感、电子设备等多领域，成为可拉伸电子技术的核心支撑。

文献链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-025-02009-3