柔性電子器件能與人體“無縫貼合” 可應用於柔性機器人

傳統的可穿戴傳感器由於無法順應人體曲線常常會掉落，令穿戴者尷尬。科學家近日聯合研發出可無縫貼合人體的三維柔性電子器件，在生物醫學器件、柔性機器人等領域有廣泛應用前景。

近年來，柔性傳感器、柔性電子電路、柔性射頻器件等柔性電子器件，在信息、醫療、國防等領域應用愈加廣泛。但此前的柔性電子器件大多基於簡單的二維平面設計，變形性較差，不易與人體的立體構造貼合。

來自美國西北大學和中國清華大學的研究團隊通過獨特的力學設計，制備出可適應復雜人體使用需求的三維多模塊電子器件系統。相關論文近日發表在英國《自然·通訊》雜志網絡版上。

為了實現平面向立體的轉化，科學家首先將特定的平面曲線結構選擇性地粘貼在一個拉伸開的彈性基底上，然后鬆開基底，基底開始收縮，於是平面曲線就“站立起來”，形成了三維螺旋結構導線。這種導線正是三維電子器件中的核心組成，使得器件更容易變形，更適合與人體貼合。

“這種可適用100納米到10厘米等多尺度的技術，不僅可直接應用於復雜的微納電子器件設計，而且在柔性機器人、虛擬現實、自主導航系統等領域也有很好的應用前景。”論文的通訊作者之一、清華大學航天航空學院工程力學系副教授張一慧說。

張一慧介紹，未來的研究還會重點關注三維微電子器件與細胞組織的集成，用於監控和調控細胞組織的生長過程等。（記者 彭茜）