弹性与导电的博弈

智能纺织品的核心难题在于导电材料与弹性基质的性能冲突。传统导电纤维（如碳纳米管、石墨烯或金属涂层纤维）因高模量难以匹配可拉伸基材的形变需求；液态金属（LM）虽具流动性，却在拉伸中易产生脱湿效应，形成液滴导致导电通路断裂与泄漏。这一矛盾严重制约了电子纺织品在剧烈机械变形下的稳定应用。

技术突破：三维粘附通道策略

东华大学覃小红教授、季东晓研究员团队提出创新性“粘附通道策略”，通过银纳米颗粒（Ag NPs）与微纤维毛细效应的协同作用，首次实现液态金属在纱线表面的三维可控流动。该技术制备的SLMAS纱线初始电阻低至0.082 Ω/cm，在600%极限应变下电阻变化率（ΔR/R₀）仅0.703，同时耐受扭曲、弯曲、水洗及5000次拉伸循环。通过功能化改性，该纱线还可实现智能调温与电致变色。

层状组装工艺

研究团队通过四步工艺构建动态粘附通道：首先，采用共轭电纺技术将聚苯乙烯-丁二烯（SBS）微纤维（直径1.483 μm）包裹聚氨酯（PU）纱线，形成三维微通道基材；其次，通过三氟乙酸银溶液浸渍与还原反应，在微纤维表面嵌入银纳米颗粒（直径139~241 nm可调），使LM接触角从115.78°降至28.5°，实现超润湿效应；随后，LM在毛细作用下渗入银改性通道，通过铟-银金属键（形成Ag₂In₄与AgIn₂相）与基材牢固结合；最后，外层电纺疏水SBS微纤维封装防止泄漏。XRD图谱与SEM成像证实了金属键合与LM的稳定渗透结构（图1b-h）。

图1 SBS/LM/Ag-SBS (SLMAS) 纱线的制备与表征

应变不敏感机制

当LM负载量达6.88 mg/cm时，纱线在600%应变下电阻变化率（0.703）显著低于理论预测值（ΔR/R₀=(1+ε)²-1）。SEM显示，低负载量（1.00 mg/cm）时LM仅包覆单根纤维；中负载量（3.03 mg/cm）填充表面孔隙；高负载量时LM深入纤维孔隙。拉伸至350%应变时，LM与微纤维协同变形，金属键动态重组维持导电通路连续（图2d-f）。

图2 粘附通道实现液态金属与纤维的协同变形

极端环境可靠性

该纱线展现出全方位稳定性：连接LED屏幕可在550%拉伸中持续工作；扭曲、弯曲、按压时电阻波动＜10%；500%应变下循环5000次电阻几乎不变，连续77.5h极端变形后电学性能稳定；疏水封装层确保12h水洗后电阻仅增0.05 Ω。对比实验表明，无LM或银纳米颗粒的对照组在拉伸中出现电阻剧增，凸显本设计的优越性（图3a-g）。

图3 电学与机械性能表征

精准温控应用

基于超高导电性（R²≥0.990），纱线实现低电压驱动焦耳加热：1.0 V电压下，温度随LM负载量从86.4°C（1.00 mg/cm）升至122.7°C（6.88 mg/cm）；100%应变时温度波动仅5.4%；0.4 V电压循环开关100次，30秒内升温至50°C，30秒冷却至32°C，展现快速稳定的电热转换性能（图4a-f）。

图4 焦耳热性能

智能变色织物

通过在外层电纺纤维掺杂热致变色微胶囊（变色温度35–60°C），团队开发出电致变色纱线：施加0.4~0.6 V电压，织物图案（如“LMY”字母）从浅紫/浅绿/浅粉变为深色；650%应变下仍均匀变色；电压开关100次循环后色彩稳定性＞99%，为可穿戴动态显示提供新方案（图5a-d）。

图5 电致变色性能表征

重新定义智能穿戴

该技术通过金属键合与毛细效应的分子级协同，破解了液态金属与弹性纤维的形变失配难题，为智能纺织品提供了通用化平台。研究者指出，此策略将推动可拉伸电路、自适应温控服装及动态显示织物的商业化进程，加速下一代可穿戴设备的革新。

（来源：高分子科学前沿）