从可卷曲的显示屏到柔性电子设备，电子产品变得越来越灵活、便携。相比于传统电子元器件，柔性电子设备具有轻薄、柔软、可弯折等特点，具有较高灵活性、便携性和延展性。
柔性电极作为柔性电子设备的核心组成部件，近几年，在表皮可穿戴及植入式设备、脑机接口、触摸屏显示、智能机器人等领域大放异彩。开发具有高度可拉伸性、良好透明性和优异导电性的柔性电极是世界多国科学家及跨国企业亟待解决的技术难题。因此，柔性电极材料的筛选及柔性电极的设计、组装就显得尤为重要。
据麦姆斯咨询介绍，青岛大学张克伟教授课题组近期报道了用于新兴电子材料、制造和应用的柔性电极材料的综述文章。相关成果以“Flexible electrode materials for emerging electronics: materials, fabrication and applications”为题发表在国际化学权威杂志Journal of Materials Chemistry A上。
图1 用于新兴电子材料、制造和应用的柔性电极材料，覆盖传感器、能量存储、医疗健康
柔性电极作为一种有前景的电极技术，尽管还面临一些挑战，但它仍是当下电子设备未来发展的重要方向，具有广阔的应用前景。本文全面回顾了柔性电极在电极材料选择、制备方法以及应用上的技术进展。
研究人员通过VosViewer文献可视化手段，对近五年柔性电子设备及柔性电极材料相关的发文量及关系网络进行可视化处理。主要从：（1）基于柔性基底的独立电极（水凝胶/气凝胶、柔性纤维/织物、高分子聚合物薄膜）；（2）基于纳米功能材料的复合式电极（碳基材料、MXenes、金属及其衍生物、导电聚合物、MOFs、天然大分子），这两个角度综述了近几年研究较为广泛的柔性电极材料。并对常见的电极制备方法，例如：3D打印技术、喷墨/喷涂/丝网印刷技术、真空抽滤、沉积、电镀/化学镀等进行了详细的介绍。讨论了柔性电极材料在可穿戴传感器、新能源电池、脑机接口等领域的最新应用进展。并对柔性电极未来设计与挑战进行了阐述。具体包括：
1、文献计量分析
为了更好地分析柔性电极的发展情况及在各个领域的应用，利用Vos Viewer进行关键词共现分析。对16870篇“柔性电子设备”相关发表物，其中包含11252篇文章、1423篇综述，以及其他类型的论文。通过关系网络将与“柔性电极材料”的关键词进行筛分及可视化分析。
图2 对至少出现30次的引用来源进行共现分析（节点大小表示出现频率；节点颜色代表集群）
2、柔性电极材料的研究进展
到目前为止，已经开发出两种主要策略来创建柔性电极：基于柔性基底的独立电极和基于纳米功能材料的复合式电极。基于柔性基底的独立电极可以不依附于柔性衬底，自身便具有便携、可拉伸性，通过一定制备手段可以独立的当作电极使用，例如水凝胶/气凝胶、柔性纤维/织物和高分子聚合物薄膜。与独立电极相比，基于纳米活性材料的复合式电极可以集成柔性、拉伸性、多孔性等多种优点，本文重点讨论了碳基材料（石墨烯及其衍生物、碳纳米管、多孔及中空碳、富勒烯、碳纳米角、碳纳米纤维、碳球）、MXenes、金属及其衍生物、导电聚合物、MOFs以及天然大分子作为复合式电极的进展。
图3 柔性电极材料示例
3、柔性电极材料的设计
通过许多方便的制造工艺，如旋涂、逐层（LBL）组装、真空过滤和表面原位合成纳米材料，已经出现并使用了大量的纳米材料来制造柔性电极。本文就目前应用比较广泛的五个电极制备技术（3D打印、喷墨/喷涂/丝网印刷、真空抽滤、沉积、电镀/化学镀）进行详细论述，对其他例如静电纺丝、溶剂热、端基封装等技术进行了简单介绍。
4、柔性电极材料的应用
柔性电子作为21世纪颠覆性科学技术之一，近几年发展如火如荼。本文就近5年柔性电子领域新兴应用进行了总结，包括柔性传感器（压力传感器、电化学传感器、人体运动跟踪传感器、光电传感器、气体传感器）、能量存储（电池、超级电容器）、医疗健康（脑机接口、人造皮肤）。
随着智能产品的快速发展，以其轻质、高灵活性和卓越的可扩展性为特征的柔性电子产品在各种应用中引起了巨大的研究兴趣。作为柔性电子的基础元件，柔性电极近年来引起了轰动。在这项工作中，通过文献可视化分析了过去10年来电子柔性电极材料的发展。简要介绍了柔性电极的柔性基底和活性材料，讨论了主要的制造方法，并总结了柔性电极在新兴应用中的最新研究进展。最后，对未来该研究领域探索与挑战进行了简要阐述。该工作对柔性电极材料进行了归纳总结，有助于开拓读者对柔性电极材料的设计思路。
https://doi.org/10.1039/D4TA01960A
延伸阅读：
《脑机接口技术及市场-2024版》
《印刷和柔性传感器技术及市场-2024版》
《触觉技术及市场-2024版》
《传感器技术及市场-2024版》
