【儀表網 研發快訊】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合，在高性能導電聚合物電極研究中取得重要進展，相關成果以“Highly Robust and Conductive Polymer Electrodes for Droplet Energy Harvesting and Printable On-Skin Electronics”為題發表在國際期刊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。
 

　　柔性電極的設計與優化是實現高性能柔性電子器件功能集成與穩定運行的核心要素，導電聚合物的研究推動了柔性電極的發展。為了在不犧牲力學性能的前提下實現高導電性，本工作設計了一種雙連續導電聚合物電極(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。通過溶劑蒸發誘導的相分離，促使BC-PE展現出連續的導電相和機械相，實現了高于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、環境穩定性和機械耐久性等特性。
 

圖1. BC-PE的制備過程和結構表征
 

　　鑒于BC-PE具有優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，采用直寫打印技術開發了基于BC-PE的電子皮膚，構建了用于控制視頻播放狀態的人機交互系統。這些結果表明高性能BC-PE推動了柔性能量收集技術和可穿戴電子技術的發展。
 

圖2. BC-PE的各項優勢并應用于水滴能量收集器件和表皮電子器件
 

　　另外，研究團隊還研發了一種高透明、柔性、穩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，實現多源環境能量的協同轉化和高效利用；同時還可以實現自供電的酸雨監測。該多功能水滴能收集器件可廣泛應用于智慧城市、智能農業及戶外可穿戴設備等領域，研究成果以“A multifunctional droplet energy harvester enabled by ionogel electrodes”為題發表在國際期刊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電機器件，應用于可穿戴智能跌倒報警系統(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測手環，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、柔韌等特性的雙網絡基離子凝膠表皮生物電極用于人體電生理信號(心電、肌電)監測，實現了高于商業電極的信噪比及信號檢測質量，且不易受環境影響(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。