材料人網產品板塊致力於收錄有價值的新材料成果。歡迎課題組和企業前往網站釋出。近期產品庫收錄的關於柔性電子的新思路、新方法、新材料如下，部份成果摘錄自高校及科研單位官網報道。
1： 柔性電子最新Science!!!
來自芝加哥大學的Jiping Yue, Bozhi Tian和羅格斯大學的Simiao Niu教授強強聯合，推出了活性生物整合活電子(ABLE)平台，同時有機結合了生物基因、生物力學和生物電學的特性。合成活體生物界面，包括生物電子學布局和表皮葡萄球菌負載的水凝膠復合材料；在微生物-哺乳動物關系中實作多模態訊息傳遞。透過電生理記錄和皮膚電阻抗、體溫和濕度的無線探測，ABLE監測微生物驅動的銀屑病幹預。相關成果以「Active biointegrated living electronics for managing inflammation」為題發表在國際頂級期刊Science上。
2： 清華大學柔性電子最新突破 登上Science!
近日，受人類皮膚中機械感受器空間分布形式的啟發，清華大學航天航空學院、柔性電子技術實驗室（柔電國重）張一慧教授課題組提出了一種具有三維架構的新型電子皮膚設計概念，其結構中的力與應變傳感器的三維分布效仿了人類皮膚中梅克爾細胞（Merkel）和魯菲尼氏小體（Ruffini）的空間分布形式，使該器件能夠從實體層面解耦地測量壓力、剪下力和應變（圖1）。與皮膚結構類似，該三維電子皮膚也由「表皮」「真皮」和「皮下組織」組成，且各層的有效模量與人體皮膚中的對應層相近。傳感器及電路主要位於「真皮」層中，其中，力傳感單元設計為八臂籠狀結構，傳感器位於籠狀結構上部，更靠近電子皮膚表面，因而對外部作用力高度敏感；應變傳感器位於器件底部的拱形結構上，在垂直高度上與力傳感單元上部的傳感器保持一定的距離，因此只對面內的拉伸應變敏感，幾乎不會受壓力的幹擾。
課題組基於這種具有三維架構的電子皮膚，結合深度機器學習演算法，研制出只需透過觸摸便可同時測量物體模量及局部主曲率的先進觸覺系統（圖2），展示了其在判別食物新鮮程度等真實場景中的套用，並深入探討了其在物理量定量測量（如摩擦系數等）、人機互動等重要領域的套用潛力。
3： 「從布到衣」法制備柔性驅動器
清華大學化學系生命有機磷化學及化學生物學教育部重點實驗室吉巖團隊在液晶彈性體柔性驅動器領域取得了重要進展。該團隊提出了一種簡便的「從布到衣」制備柔性驅動器的方法，透過將液晶彈性體（LCEs）的滯後行為與動態共價鍵的交換反應相結合，大幅降低了柔性驅動器的制備門檻。由於滯後行為，LCEs（可類比於「布」）在拉伸和釋放後能夠有效地長時間保持目標形狀。隨後，樣品能夠透過交換反應在常溫下成為柔性驅動器（可類比於「衣服」）。作為一種後合成方法，此策略有效地將LCEs材料和柔性驅動器的生產過程分離開來。LCEs可以由工廠或生產商進行大規模批次生產，並且可以像布卷一樣儲存以備後續套用。當需要時，這些LCEs可以根據需要客製成柔性驅動器。這種策略為制備柔性驅動器提供了一個穩健、靈活和可延伸的解決方案，有望實作大規模生產和普適化套用。5月9日，相關研究成果以「‘從布到衣’柔性驅動器制備方法」（「Cloth-to-clothes-like」 fabrication of soft actuators）為題，線上發表於Advanced Materials。
4：柔性導熱電絕緣復合相變材料膜
中國科學院大連化學物理研究所研究員史全團隊透過簡單易行的合成方法，開發出一種具有高導熱、電絕緣且熱驅動形狀記憶特性的柔性復合相變材料膜，在可穿戴電子器件熱管理領域展現出套用前景。相變材料在相變溫度範圍內能夠吸收或釋放大量潛熱，可作為理想的儲熱控溫介質套用於熱量管理與溫度控制領域。然而，相變材料固有的導熱性低、固態剛性大、電絕緣性差等問題限制了其在柔性電子器件熱管理方面的套用。針對此問題，研究團隊選用高導熱與電絕緣性的氮化硼作為導熱填料，將有機相變材料負載於多孔結構的聚偏氟乙烯-氮化硼薄膜中，構建了具有導熱增強與電絕緣性的柔性復合相變膜。該柔性相變材料膜與純相變材料相比，導熱效能大幅提升至0.52W·m -1 ·K -1 ，並且經歷1000次冷熱迴圈後仍表現出穩定的相變效能。此外，該柔性相變材料膜還呈現出優異的電絕緣特性（1.89×10 5 Ω·m）與熱驅動-形狀記憶功能，進一步增強了其在電子產品套用中的安全性和長期適用性，有望為開發新一代可穿戴電子器件熱管理技術提供理想的儲熱控溫介質。相關研究成果以Flexible insulating phase change composite film with improved thermal conductivity for wearable thermal management為題發表在Nano Energy上。
5： 北理工CEJ：動態兩親離子體改性水凝膠
近日，北京理工大學綠色生物制造團隊在離子液體改性水凝膠方面取得新進展，相關成果以「Robust and tunable hydrogels strengthened by dynamic amphiphilic ionic domains」為題發表於國際頂級期刊 Chemical Engineering Journal ，文章第一作者為北京理工大學生命學院2022級博士生肖文哲，通訊作者為閻繼鵬副教授和孫劍教授。
作為一種結構可設計的綠色溶劑，離子液體（ionic liquids, ILs）在制備和改性功能材料方面具有顯著優勢。基於ILs微環境的設計及其過程強化機制方面的長期積累，團隊近年來在ILs制備和改性功能材料（如凝膠材料、生物基材料、光電材料等）方面取得了系列研究進展（圖1）。例如，ILs在調控離子凝膠結構和效能方面發揮的獨特作用，為設計高效能離子凝膠提供了新機遇（ Adv. Funct. Mater. , 2022, 32, 202203988, ESI高被引論文）；中空聚合IL微球（PIL-x）可透過其陰離子種類調控和強化光生電子儲備和傳輸行為，使得改性後的g-C 3 N 4 具有優異的可見光響應和產氫效能，為進一步提高有機半導體光活性提供了新思路（ Chem. Eng. J. , 2022, 440, 135625）；低成本質子型ILs可實作木質素在無鹵素、溫和條件下的高效脫甲基化制備木質素多酚，對生物質高值化利用及多酚工業發展提供了新路線（ Chem. Eng. J. , 2022, 443, 136486）；ILs在有機框架材料合成、功能和套用中的強化作用，為發展和套用多孔有機功能材料提供了新策略（ Coord. Chem. Rev. , 2023, 493, 215304）；最後，晶體原位組裝過程中ILs可最佳化晶體生長並有效降低晶體阱密度，制備的自清潔MAPbI 3 單晶具有優異的光探測功能（可見-紅外光譜中的比探測率為2.83 × 1012 Jones，X射線探測中靈敏度為7.24 × 104µC Gyair −1 cm −2 ），該工作為高質素鈣鈦礦單晶的研發提供了一種新技術（ Adv. Funct. Mater. , 2024, 34, 2314237）。
6： 華中科大南洋理工 水凝膠最新Nature!
華中科技大學臧劍鋒、姜曉兵以及南洋理工大學陳曉東團隊，提出了一種可註射，生物可吸收和無線元結構水凝膠（超凝膠）傳感器超聲監測顱內訊號，相關研究成果以 「Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals」為題目發表在國際頂級期刊Nature上。 本研究提出了一種新的植入式無線傳感方法，該方法基於超凝膠變形誘導的超聲頻移機制，用於準確監測顱內訊號，包括壓力、溫度、pH值和流速。與現有的無線植入式傳感器研究相比，超凝膠傳感器在植入物尺寸、去耦多訊號和生物降解性方面具有優勢。該方法開啟了其他多種可能性：（1）超凝膠傳感器可以被註射到體內，避免了廣泛的外科手術的需要;（2）體內的大量訊號可以使用手持或可穿戴超聲器材精確地、連續地和無線地監測;（3）在預期的監測持續時間之後，超凝膠自然地經歷降解，消除了手術提取的必要性。研究結果將促進安全緊湊的無線植入式傳感器的發展，並有可能取代包含經皮導線的臨床傳感器範例。此外，超凝膠也可以作為陣列註入目標區域，能夠顯示生理參數的空間分布。為了說明這一點，構建了用於腦組織模型內pH成像的pH超凝膠陣列。超凝膠傳感器的潛在套用包括無線監測各種身體部位的生理參數，提供疾病預防，預後指導以及結合用於特定檢測的響應元件的可能性。同時，這些成果將推動診斷和治療的整合以及積極的健康管理。
7： Advanced Healthcare Materials｜鄭重陽/黃海龍團隊合作開發光-熱-電同步響應效能的精準控溫光熱水凝膠
2024 年 6 月 18 日，上海交通大學附屬第九人民醫院張誌願院士/鄭重陽/黃小娟課題組、中國科學院上海套用物理研究所黃海龍課題組合作在 Advanced Healthcare Materials 上發表題為「Thermoelectric-Feedback Nanocomposite Hydrogel for Temperature-Synchronized Monitoring and Regulation in Accurate Photothermal Therapy」的研究。該研究開發了一種具備光-熱-電同步響應效能的鈷基納米復合水凝膠（PTE-Co@CS），不僅具備出色的光熱轉換效率(73.46%)，而且對光熱誘導熱增量具有快速的熱電響應特性。水凝膠的光熱升溫與電阻變化具有即時對應的線性關系（R 2 =0.99919），因此透過讀取電訊號即可精確監測和控制PTT溫度。
8：北京大學，水凝膠最新Science!
基於以上研究背景， 北京大學雷霆教授（通訊作者）等人開發了基於水溶性 n 型半導體聚合物的單網絡和多網絡水凝膠，實作了具有良好的電子遷移率和高的開 / 關比。 制備的水凝膠具有良好的生物粘附性和界面相容性，套用於電子器件中能夠以更高的訊噪比感知和放大電生理訊號，推動了低功耗、高增益互補邏輯電路和訊號放大器的制造。相關研究成果以「N-type semiconducting hydrogel」為題發表在最新 Science 期刊上。
