柔性电子柔性电子最新突破！-解决方案-上海羊羽卓进出口贸易有限公司

柔性电子柔性电子最新突破！

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

访问数量 : 23

扫码分享至微信

柔性电子最新突破！

材料人网产品板块致力于收录有价值的新材料成果。欢迎课题组和企业前往网站发布。近期产品库收录的关于柔性电子的新思路、新方法、新材料如下，部分成果摘录自高校及科研单位官网报道。 1： 柔性电子最新Science!!! 来自芝加哥大学的Jiping Yue, Bozhi Tian和罗格斯大学的Simiao Niu教授强强联合，推出了活性生物集成活电子(ABLE)平台，同时有机结合了生物基因、生物力学和生物电学的特性。合成活体生物界面，包括生物电子学布局和表皮葡萄球菌负载的水凝胶复合材料；在微生物-哺乳动物关系中实现多模态信号转导。通过电生理记录和皮肤电阻抗、体温和湿度的无线探测，ABLE监测微生物驱动的银屑病干预。相关成果以“Active biointegrated living electronics for managing inflammation”为题发表在国际顶级期刊Science上。

2： 清华大学柔性电子最新突破登上Science!

近日，受人类皮肤中机械感受器空间分布形式的启发，清华大学航天航空学院、柔性电子技术实验室（柔电国重）张一慧教授课题组提出了一种具有三维架构的新型电子皮肤设计概念，其结构中的力与应变传感器的三维分布效仿了人类皮肤中梅克尔细胞（Merkel）和鲁菲尼氏小体（Ruffini）的空间分布形式，使该器件能够从物理层面解耦地测量压力、剪切力和应变（图1）。与皮肤结构类似，该三维电子皮肤也由“表皮”“真皮”和“皮下组织”组成，且各层的有效模量与人体皮肤中的对应层相近。传感器及电路主要位于“真皮”层中，其中，力传感单元设计为八臂笼状结构，传感器位于笼状结构上部，更靠近电子皮肤表面，因而对外部作用力高度敏感；应变传感器位于器件底部的拱形结构上，在垂直高度上与力传感单元上部的传感器保持一定的距离，因此只对面内的拉伸应变敏感，几乎不会受压力的干扰。课题组基于这种具有三维架构的电子皮肤，结合深度机器学习算法，研制出只需通过触摸便可同时测量物体模量及局部主曲率的先进触觉系统（图2），展示了其在判别食物新鲜程度等真实场景中的应用，并深入探讨了其在物理量定量测量（如摩擦系数等）、人机交互等重要领域的应用潜力。

3： “从布到衣”法制备柔性驱动器 清华大学化学系生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室吉岩团队在液晶弹性体柔性驱动器领域取得了重要进展。该团队提出了一种简便的“从布到衣”制备柔性驱动器的方法，通过将液晶弹性体（LCEs）的滞后行为与动态共价键的交换反应相结合，大幅降低了柔性驱动器的制备门槛。由于滞后行为，LCEs（可类比于“布”）在拉伸和释放后能够有效地长时间保持目标形状。随后，样品能够通过交换反应在常温下成为柔性驱动器（可类比于“衣服”）。作为一种后合成方法，此策略有效地将LCEs材料和柔性驱动器的生产过程分离开来。LCEs可以由工厂或生产商进行大规模批量生产，并且可以像布卷一样存储以备后续应用。当需要时，这些LCEs可以根据需要定制成柔性驱动器。这种策略为制备柔性驱动器提供了一个稳健、灵活和可扩展的解决方案，有望实现大规模生产和普适化应用。5月9日，相关研究成果以“‘从布到衣’柔性驱动器制备方法”（“Cloth-to-clothes-like” fabrication of soft actuators）为题，在线发表于Advanced Materials。

4：柔性导热电绝缘复合相变材料膜 中国科学院大连化学物理研究所研究员史全团队通过简单易行的合成方法，开发出一种具有高导热、电绝缘且热驱动形状记忆特性的柔性复合相变材料膜，在可穿戴电子器件热管理领域展现出应用前景。相变材料在相变温度范围内能够吸收或释放大量潜热，可作为理想的储热控温介质应用于热量管理与温度控制领域。然而，相变材料固有的导热性低、固态刚性大、电绝缘性差等问题限制了其在柔性电子器件热管理方面的应用。针对此问题，研究团队选用高导热与电绝缘性的氮化硼作为导热填料，将有机相变材料负载于多孔结构的聚偏氟乙烯-氮化硼薄膜中，构建了具有导热增强与电绝缘性的柔性复合相变膜。该柔性相变材料膜与纯相变材料相比，导热性能大幅提升至0.52W·m -1 ·K -1 ，并且经历1000次冷热循环后仍表现出稳定的相变性能。此外，该柔性相变材料膜还呈现出优异的电绝缘特性（1.89×10 5 Ω·m）与热驱动-形状记忆功能，进一步增强了其在电子产品应用中的安全性和长期适用性，有望为开发新一代可穿戴电子器件热管理技术提供理想的储热控温介质。相关研究成果以Flexible insulating phase change composite film with improved thermal conductivity for wearable thermal management为题发表在Nano Energy上。

5： 北理工CEJ：动态两亲离子域改性水凝胶 近日，北京理工大学绿色生物制造团队在离子液体改性水凝胶方面取得新进展，相关成果以“Robust and tunable hydrogels strengthened by dynamic amphiphilic ionic domains”为题发表于国际顶级期刊 Chemical Engineering Journal ，文章第一作者为北京理工大学生命学院2022级博士生肖文哲，通讯作者为阎继鹏副教授和孙剑教授。作为一种结构可设计的绿色溶剂，离子液体（ionic liquids, ILs）在制备和改性功能材料方面具有显著优势。基于ILs微环境的设计及其过程强化机制方面的长期积累，团队近年来在ILs制备和改性功能材料（如凝胶材料、生物基材料、光电材料等）方面取得了系列研究进展（图1）。例如，ILs在调控离子凝胶结构和性能方面发挥的独特作用，为设计高性能离子凝胶提供了新机遇（ Adv. Funct. Mater. , 2022, 32, 202203988, ESI高被引论文）；中空聚合IL微球（PIL-x）可通过其阴离子种类调控和强化光生电子储备和传输行为，使得改性后的g-C 3 N 4 具有优异的可见光响应和产氢性能，为进一步提高有机半导体光活性提供了新思路（ Chem. Eng. J. , 2022, 440, 135625）；低成本质子型ILs可实现木质素在无卤素、温和条件下的高效脱甲基化制备木质素多酚，对生物质高值化利用及多酚工业发展提供了新路线（ Chem. Eng. J. , 2022, 443, 136486）；ILs在有机框架材料合成、功能和应用中的强化作用，为发展和应用多孔有机功能材料提供了新策略（ Coord. Chem. Rev. , 2023, 493, 215304）；最后，晶体原位组装过程中ILs可优化晶体生长并有效降低晶体阱密度，制备的自清洁MAPbI 3 单晶具有优异的光探测功能（可见-红外光谱中的比探测率为2.83 × 1012 Jones，X射线探测中灵敏度为7.24 × 104µC Gyair −1 cm −2 ），该工作为高质量钙钛矿单晶的研发提供了一种新技术（ Adv. Funct. Mater. , 2024, 34, 2314237）。

6： 华中科大南洋理工水凝胶最新Nature! 华中科技大学臧剑锋、姜晓兵以及南洋理工大学陈晓东团队，提出了一种可注射，生物可吸收和无线元结构水凝胶（超凝胶）传感器超声监测颅内信号，相关研究成果以 “Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals”为题目发表在国际顶级期刊Nature上。本研究提出了一种新的植入式无线传感方法，该方法基于超凝胶变形诱导的超声频移机制，用于准确监测颅内信号，包括压力、温度、pH值和流速。与现有的无线植入式传感器研究相比，超凝胶传感器在植入物尺寸、去耦多信号和生物降解性方面具有优势。该方法开启了其他多种可能性：（1）超凝胶传感器可以被注射到体内，避免了广泛的外科手术的需要;（2）体内的大量信号可以使用手持或可穿戴超声设备精确地、连续地和无线地监测;（3）在预期的监测持续时间之后，超凝胶自然地经历降解，消除了手术提取的必要性。研究结果将促进安全紧凑的无线植入式传感器的发展，并有可能取代包含经皮导线的临床传感器范例。此外，超凝胶也可以作为阵列注入目标区域，能够显示生理参数的空间分布。为了说明这一点，构建了用于脑组织模型内pH成像的pH超凝胶阵列。超凝胶传感器的潜在应用包括无线监测各种身体部位的生理参数，提供疾病预防，预后指导以及结合用于特定检测的响应组件的可能性。同时，这些成果将推动诊断和治疗的整合以及积极的健康管理。

7： Advanced Healthcare Materials｜郑重阳/黄海龙团队合作开发光-热-电同步响应性能的精准控温光热水凝胶 2024 年 6 月 18 日，上海交通大学附属第九人民医院张志愿院士/郑重阳/黄小娟课题组、中国科学院上海应用物理研究所黄海龙课题组合作在 Advanced Healthcare Materials 上发表题为“Thermoelectric-Feedback Nanocomposite Hydrogel for Temperature-Synchronized Monitoring and Regulation in Accurate Photothermal Therapy”的研究。该研究开发了一种具备光-热-电同步响应性能的钴基纳米复合水凝胶（PTE-Co@CS），不仅具备出色的光热转换效率(73.46%)，而且对光热诱导热增量具有快速的热电响应特性。水凝胶的光热升温与电阻变化具有即时对应的线性关系（R 2 =0.99919），因此通过读取电信号即可精确监测和控制PTT温度。

8：北京大学，水凝胶最新Science! 基于以上研究背景， 北京大学雷霆教授（通讯作者）等人开发了基于水溶性 n 型半导体聚合物的单网络和多网络水凝胶，实现了具有良好的电子迁移率和高的开 / 关比。 制备的水凝胶具有良好的生物粘附性和界面相容性，应用于电子器件中能够以更高的信噪比感知和放大电生理信号，推动了低功耗、高增益互补逻辑电路和信号放大器的制造。相关研究成果以“N-type semiconducting hydrogel”为题发表在最新 Science 期刊上。

柔性屏幕、柔性芯片……柔性电子技术未来大有可为

柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是冰山一角

在“硬质”世界里，柔性电子技术大有可为

本报记者刘园园

折叠屏手机已上市，柔性芯片也来了，马斯克刚刚发布的脑机接口系统，让可植入大脑的超细柔性电极火了一把。尽管如此，在以“硬质”为主导的电子世界里，柔性电子技术才刚刚起步。

日前，第二届柔性电子国际学术大会(ICFE 2019)在杭州举行。会议期间，中国科技新闻学会和光明网还联合举办了以柔性电子技术为主题的第二期“科学麻辣烫”科学沙龙活动。

科技日报记者采访了解到，方兴未艾的柔性电子技术，要实现与现有电子系统“刚柔并济”，还需要突破不少挑战。

力学与封装是两大难题

柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是柔性电子技术的冰山一角。实际上，信息技术所涉及的传感、信息传输、信息处理、能源存储等多种环节都有望实现柔性化。

据介绍，柔性电子概念最早可追溯至对有机电子学的研究，大约起步于上世纪60年代，当时科研人员试图用有机半导体替代硅等无机半导体，从而使有机电子器件具备柔性特点。

“现在柔性电子技术仍处于起步阶段，研发人员很多时候在尝试，试图突破传统思路，创造新的领域和产业。”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪说。

不难想象，作为一个新兴领域，目前柔性电子技术的研发过程仍充满重重挑战。

清华大学材料学院副院长沈洋认为，整体而言，目前柔性电子技术主要面临两个挑战。“第一个挑战是力学问题，柔性电子元器件在反复折叠、弯曲时会不断承受交变应力，时间久了容易开裂、出问题，目前主要通过结构设计克服这个问题。”沈洋说，第二个挑战是电子封装问题，就是把在柔性基板上集成的部件严丝合缝地封装在一起，并实现预期功能。

南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东以柔性传感器举例说，一方面，现阶段还缺乏可靠的制备工艺实现大规模生产。另一方面，科学家仍在探索如何让柔性传感器与人体形成可靠的黏附界面层，并具备生物兼容性。此外，动态耐受性也是柔性传感器面临的重要考验，因为它常常需要在用户身体处于动态的情况下采集数据。

二维材料或是未来选择之一

在柔性电子器件的材料选择上，科研人员也在不断摸索。

沈洋介绍，美国西北大学教授约翰·罗杰斯是柔性电子领域的先驱之一，罗杰斯的研究证实，像硅这样原本又硬又脆的材料，在变得非常薄或尺度非常小之后，会具有一定柔性。

这当然是个好消息。因为硅在目前半导体材料中占主导地位，把硅基片柔性化，可以说是实现柔性电子系统的“捷径”。

“一代材料一代器件，材料是我们做电子器件最重要的基础之一。目前我们正在探索将硅基电子元器件柔性化的同时，又保证其高频、高速的导电特性。”冯雪说。

不过，受摩尔定律制约，硅基半导体的性能几乎发挥到淋漓尽致，逐渐接近天花板。对于柔性电子领域而言，探索新的适用于不同应用场景的柔性材料，也变得迫切起来。

陈晓东介绍，目前国际上对柔性电子材料的选择主要有两种思路。一种思路是从传统的无机材料转向有机材料，比如将高分子材料、有机半导体用于柔性电子材料。另一种思路是将有机材料和无机材料相结合，使用所谓的混合材料来研发柔性电子技术。

自石墨烯被制备出来后，由单层原子构成的锡烯、二硫化钼和黑磷等二维材料受到半导体行业关注。沈洋在接受科技日报记者采访时表示，二维材料的相关研究也将有益于柔性电子技术发展。

“很多二维材料已经表现出比传统硅材料更加优越的性能，比如更高的电荷迁移率，更小的功耗等等。”沈洋认为，研究基于二维材料的柔性电子元器件，可能是未来的发展方向之一。

来源：科技日报

柔性电子最新突破！

柔性屏幕、柔性芯片……柔性电子技术未来大有可为

关于我们

产品中心

服务与支持