基于希尔伯特分形结构的液态金属电极：实现各向同性高拉伸性与超高导电性的突破

这篇综述创新性地提出了一种基于希尔伯特分形结构（Hilbert fractal）的液态金属电极，通过银包铜掺杂共晶镓铟合金（Scc-EGaIn）填充微通道，实现了初始电阻0.59Ω、100%应变下电阻变化<30%的优异性能。该设计突破了传统可拉伸电极在导电性与各向同性（isotropic）间的矛盾，为可穿戴电子（wearable electronics）、健康监测和软体机器人提供了新范式。

　　

Highlight

本研究亮点在于将空间填充型希尔伯特分形几何与银包铜掺杂液态金属（Scc-EGaIn）相结合，创造出兼具超高导电性（~7200 S/cm）和机械稳定性的电极。在LED电路演示和腕部弯曲测试中，该电极在动态多向变形下展现出近乎一致的机电响应，其方向偏差率低至1.38%（高应变时），远优于钢琴型分形（piano-type fractal）等现有设计。

Materials and reagents

实验采用75.5wt%镓-24.5wt%铟共晶合金（EGaIn）作为基材，掺入10wt%银包铜颗粒（Scc）以增强界面粘附性。对比组选用镍粉（Ni）掺杂EGaIn作为参照，所有材料均通过无水乙醇（99.8%）清洗处理，确保表面氧化层可控。

Adhesion characterization

银包铜掺杂策略显著提升了液态金属与Ecoflex^? 00-30硅胶基底的结合力。通过剪切实验证实，Scc-EGaIn复合物的界面能比纯EGaIn提高3.2倍，这种"金属-弹性体分子锚定"效应有效抑制了导电通路在循环载荷下的退化。

Conclusion

该希尔伯特分形电极通过三级迭代的微通道设计，实现了X/Y方向应变响应偏差<5.78%的近乎完美各向同性（isotropy）。在20-60°C温度范围内，其电阻波动<2.1%，且经100次拉伸循环后仍保持结构完整性，为多向应变传感和生物电信号监测提供了革命性解决方案。