從可卷曲的顯示屏到柔性電子設備，電子產品變得越來越靈活、便攜。相比于傳統電子元器件，柔性電子設備具有輕薄、柔軟、可彎折等特點，具有較高靈活性、便攜性和延展性。
柔性電極作為柔性電子設備的核心組成部件，近幾年，在表皮可穿戴及植入式設備、腦機接口、觸摸屏顯示、智能機器人等領域大放異彩。開發具有高度可拉伸性、良好透明性和優異導電性的柔性電極是世界多國科學家及跨國企業亟待解決的技術難題。因此，柔性電極材料的篩選及柔性電極的設計、組裝就顯得尤為重要。?
據麥姆斯咨詢介紹，青島大學張克偉教授課題組近期報道了用于新興電子材料、制造和應用的柔性電極材料的綜述文章。相關成果以“Flexible electrode materials for emerging electronics: materials, fabrication and applications”為題發表在國際化學權威雜志Journal of Materials?Chemistry A上。
圖1 用于新興電子材料、制造和應用的柔性電極材料，覆蓋傳感器、能量存儲、醫療健康
柔性電極作為一種有前景的電極技術，盡管還面臨一些挑戰，但它仍是當下電子設備未來發展的重要方向，具有廣闊的應用前景。本文全面回顧了柔性電極在電極材料選擇、制備方法以及應用上的技術進展。
研究人員通過VosViewer文獻可視化手段，對近五年柔性電子設備及柔性電極材料相關的發文量及關系網絡進行可視化處理。主要從：（1）基于柔性基底的獨立電極（水凝膠/氣凝膠、柔性纖維/織物、高分子聚合物薄膜）；（2）基于納米功能材料的復合式電極（碳基材料、MXenes、金屬及其衍生物、導電聚合物、MOFs、天然大分子），這兩個角度綜述了近幾年研究較為廣泛的柔性電極材料。并對常見的電極制備方法，例如：3D打印技術、噴墨/噴涂/絲網印刷技術、真空抽濾、沉積、電鍍/化學鍍等進行了詳細的介紹。討論了柔性電極材料在可穿戴傳感器、新能源電池、腦機接口等領域的最新應用進展。并對柔性電極未來設計與挑戰進行了闡述。具體包括：
1、文獻計量分析 ?
為了更好地分析柔性電極的發展情況及在各個領域的應用，利用Vos?Viewer進行關鍵詞共現分析。對16870篇“柔性電子設備”相關發表物，其中包含11252篇文章、1423篇綜述，以及其他類型的論文。通過關系網絡將與“柔性電極材料”的關鍵詞進行篩分及可視化分析。
圖2?對至少出現30次的引用來源進行共現分析（節點大小表示出現頻率；節點顏色代表集群）
2、柔性電極材料的研究進展 ?
到目前為止，已經開發出兩種主要策略來創建柔性電極：基于柔性基底的獨立電極和基于納米功能材料的復合式電極。基于柔性基底的獨立電極可以不依附于柔性襯底，自身便具有便攜、可拉伸性，通過一定制備手段可以獨立的當作電極使用，例如水凝膠/氣凝膠、柔性纖維/織物和高分子聚合物薄膜。與獨立電極相比，基于納米活性材料的復合式電極可以集成柔性、拉伸性、多孔性等多種優點，本文重點討論了碳基材料（石墨烯及其衍生物、碳納米管、多孔及中空碳、富勒烯、碳納米角、碳納米纖維、碳球）、MXenes、金屬及其衍生物、導電聚合物、MOFs以及天然大分子作為復合式電極的進展。
圖3?柔性電極材料示例
3、柔性電極材料的設計 ?
通過許多方便的制造工藝，如旋涂、逐層（LBL）組裝、真空過濾和表面原位合成納米材料，已經出現并使用了大量的納米材料來制造柔性電極。本文就目前應用比較廣泛的五個電極制備技術（3D打印、噴墨/噴涂/絲網印刷、真空抽濾、沉積、電鍍/化學鍍）進行詳細論述，對其他例如靜電紡絲、溶劑熱、端基封裝等技術進行了簡單介紹。
4、柔性電極材料的應用 ?
柔性電子作為21世紀顛覆性科學技術之一，近幾年發展如火如荼。本文就近5年柔性電子領域新興應用進行了總結，包括柔性傳感器（壓力傳感器、電化學傳感器、人體運動跟蹤傳感器、光電傳感器、氣體傳感器）、能量存儲（電池、超級電容器）、醫療健康（腦機接口、人造皮膚）。
隨著智能產品的快速發展，以其輕質、高靈活性和卓越的可擴展性為特征的柔性電子產品在各種應用中引起了巨大的研究興趣。作為柔性電子的基礎元件，柔性電極近年來引起了轟動。在這項工作中，通過文獻可視化分析了過去10年來電子柔性電極材料的發展。簡要介紹了柔性電極的柔性基底和活性材料，討論了主要的制造方法，并總結了柔性電極在新興應用中的最新研究進展。最后，對未來該研究領域探索與挑戰進行了簡要闡述。該工作對柔性電極材料進行了歸納總結，有助于開拓讀者對柔性電極材料的設計思路。
https://doi.org/10.1039/D4TA01960A
延伸閱讀：
《腦機接口技術及市場-2024版》
《印刷和柔性傳感器技術及市場-2024版》
《觸覺技術及市場-2024版》
《傳感器技術及市場-2024版》
