可拉伸电子设备：变革穿戴医疗等领域，新型材料助力发展

可拉伸电子设备正在改变我们对电子产品的看法——试想一下，智能手表能像橡皮筋那样伸缩自如，医疗贴片可以随意弯曲折叠，这些过去只在科幻电影里出现的画面，现在正逐渐在实验室中变为现实。这类设备结合了柔性材料科学、微纳加工技术以及创新的结构设计，将在穿戴设备、医疗监测以及人机交互等多个领域带来一场变革。</p>

可拉伸的导体，以及电极所使用的材料。

传统金属导线在拉伸过程中很容易折断，但新型液态金属合金镓铟锡（）却能在不损害导电性能的情况下，承受超过300%的形变。斯坦福大学的研究团队研发的银纳米线-弹性体复合材料，凭借其弹簧般的立体网络结构，即便被拉伸至原本长度的5倍，其电阻变化依然控制在10%以下。这些材料满足了可拉伸电路最基本的导电要求。韩国KAIST研究所近期展示了一种创新性的褶皱结构金薄膜电极。该电极采用了一种独特的方法，即在预拉伸的基底上沉积金属薄膜，之后释放张力，形成了类似手风琴的微观褶皱。这种设计使得电极在经历多次拉伸后，仅是展开褶皱而不会对材料造成损害，它已经被成功应用于可拉伸OLED显示屏的原型制作中，即便在80%的拉伸率下，也能保持稳定的发光效果。<h2>可拉伸半导体取得重大进展</h2>

P3HT这种有机半导体材料的纳米纤维与聚氨酯结合后，构成的复合体系让晶体管在承受100%应变时，初始载流子迁移率仍能保持85%。这种“岛-桥”结构巧妙地设计，让硬质的半导体材料在柔软的基质中像孤岛一样分布，拉伸过程中，形变由柔韧的连接桥来承担，就像藕断丝连一样，电路功能得以持续。单晶硅的可拉伸化取得重大突破。北京大学的研究团队运用光刻技术，在硅片上构建了蛇形互连结构，并结合转印到弹性基底的技术，成功实现了原本易碎的硅材料在40%范围内可重复拉伸。这一创新进展预示着传统硅基电子设备有望实现柔性化改造。<h2>自修复功能集成</h2>

借鉴生物组织的特性，一种含有微型胶囊的柔性聚合物在出现裂缝时能自动释放修复成分。东京大学的研究表明，这种材料在经过50次断裂与修复的循环后，其导电性能依然能够保持在初始值的92%。这种类似于人体伤口愈合的机制，为电子设备的长久稳定性带来了新的研究方向。另一种动态共价键的设计方案同样令人称奇——材料中的二硫键在拉伸断裂后能够自动重新组合。由苏黎世联邦理工学院研发的这类弹性体，在常温下只需4小时就能实现90%的自我修复，而且修复过程无需额外能量。这项技术极大地增强了可拉伸器件对环境的适应能力。

如何实现不同功能的可拉伸元件的无缝结合？哈佛大学的“剪纸工程”提供了一个巧妙的解决之道：利用激光切割预先拉伸的基底，制造出特定的几何图形，这样在元件释放并收缩的过程中，便能自然地形成立体的三维电路结构。这种技术已经成功地将传感器、晶体管和天线等元件集成到了邮票般大小的可拉伸模块中。转印技术的进步同样至关重要。新加坡南洋理工大学研发的“水转印”技术，能够将多层功能性薄膜精确地转印到具有弹性的底材上，就如同纹身贴纸一般。这项技术的最新突破是制造出了厚度仅为3微米的全可拉伸集成电路，该集成电路含有128个功能模块，能够紧贴在心脏表面进行持续监测。

可拉伸摩擦纳米发电机（TENG）能够从人体运动中收集能量。中国科学院的研究团队研发了一种模仿鱼鳞结构的TENG，当关节弯曲时，它通过层层滑动来产生电能，其输出功率密度高达35毫瓦每平方米。这种自供电的解决方案成功解决了可穿戴设备在充电方面的困扰。可拉伸超级电容器使用了石墨烯与碳纳米管混合构成的电极，搭配离子凝胶作为电解质。在50%的应变条件下，其容量保持率高达94%。韩国蔚山国立研究所的样品能够承受多达10万次的充放电循环，从而为持续运行的可拉伸电子系统提供了稳定的能源保障。

斯坦福大学研发的可拉伸多模态传感器贴片，能够同时监测心电图、肌电和体温，其网格设计如同第二层肌肤，紧贴胸部随呼吸起伏。临床试验结果表明，与硬质设备相比，该贴片在运动过程中信号质量提高了300%，为远程医疗监护带来了革命性的变化。而更加令人振奋的是，可拉伸神经接口技术。瑞士洛桑联邦理工学院研发的弹性电极阵列，能够根据大脑皮层的变形进行伸缩，已成功为瘫痪患者连续采集了长达6个月的稳定脑电信号。这种与神经系统和谐共存的电子设备，为脑机接口技术的发展消除了长期植入的重要障碍。随着可拉伸电子器件逐步从实验室走向实际应用，您最期待它在哪个领域首先带来生活的变革？这医疗监测设备，它就像是创可贴一样紧贴着皮肤，又或者是那种可以随意改变形状的智能手机？我们期待您来发表您的看法！