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仪表网 研发快讯】近日，山东大学集成电路学院研究员王凌云与化学与化工学院教授于伟泳联合，在高性能导电聚合物电极研究中取得重要进展，相关成果以“Highly Robust and Conductive Polymer Electrodes for Droplet Energy Harvesting and Printable On-Skin Electronics”为题发表在国际期刊Advanced Materials(DOI：10.1002/adma.202506511，影响因子27.4)。山东大学为该论文的第一完成单位，王凌云研究员、于伟泳教授，大连工业大学副教授王宇，香港城市大学教授Walid Daoud为论文的共同通讯作者，山东大学化学与化工学院博士研究生荆兆旭为第一作者。
柔性电极的设计与优化是实现高性能柔性电子器件功能集成与稳定运行的核心要素，导电聚合物的研究推动了柔性电极的发展。为了在不牺牲力学性能的前提下实现高导电性，本工作设计了一种双连续导电聚合物电极(BC-PE)，将n型导电聚合物聚苯并二呋喃二酮(PBFDO)作为导电相，热塑性聚氨酯为机械相。通过溶剂蒸发诱导的相分离，促使BC-PE展现出连续的导电相和机械相，实现了高于60 S cm-1的电导率，大于600%的断裂伸长率，超过230 MJ m-3的韧性，且具有良好的生物相容性、可回收性、环境稳定性和机械耐久性等特性。
图1. BC-PE的制备过程和结构表征
鉴于BC-PE具有优异的导电性和力学性能，团队制备了基于BC-PE的柔性水滴能量收集器件，实现了29.2 A m-2的超高瞬时电流密度和1124.2 W m-2的瞬时功率密度。此外，将BC-PE作为导电油墨，采用直写打印技术开发了基于BC-PE的电子皮肤，构建了用于控制视频播放状态的人机交互系统。这些结果表明高性能BC-PE推动了柔性能量收集技术和可穿戴电子技术的发展。
图2. BC-PE的各项优势并应用于水滴能量收集器件和表皮电子器件
另外，研究团队还研发了一种高透明、柔性、稳健和可扩展的水滴能收集器件，可以任意贴附于平坦或曲率物体表面，且易于与太阳能电池集成，实现多源环境能量的协同转化和高效利用；同时还可以实现自供电的酸雨监测。该多功能水滴能收集器件可广泛应用于智慧城市、智能农业及户外可穿戴设备等领域，研究成果以“A multifunctional droplet energy harvester enabled by ionogel electrodes”为题发表在国际期刊Nano Energy(影响因子16.8)，山东大学集成电路学院为第一完成单位，王凌云研究员为第一作者，于伟泳教授、化学与化工学院副研究员杨一莹，王宇副教授，Walid Daoud教授为论文的共同通讯作者。
团队近期在围绕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进展。研制了一步法静电纺丝制备无铅钙钛矿纳米纤维膜基摩擦纳米发电机器件，应用于可穿戴智能跌倒报警系统(Journal of Colloid and Interface Science, 2025, 696, 137836)。研制了一款基于光致变色材料的紫外线强度监测手环，可以同时收集人体生物力学能量来为小型电子器件供电(Nano Energy, 2024, 126, 109679)。此外，团队研制了具有高离子电导率、自粘、柔韧等特性的双网络基离子凝胶表皮生物电极用于人体电生理信号(心电、肌电)监测，实现了高于商业电极的信噪比及信号检测质量，且不易受环境影响(Journal of Colloid and Interface Science, 2025, 684, 272-282)。
上述研究工作得到山东省海外优青项目、山东省自然科学基金面上项目、泰山学者青年专家等基金项目的资助。
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