近年来,柔性电子器材在人体健康检测、剖析以及可穿戴设备等生物医学工程范畴展示出了广泛的运用远景。但是,在柔性电子器材的拼装中,用于衔接不同模块的商用导电胶简略变形、开裂,使得接口不安稳性成为该范畴内长时间存在的难题,严峻阻止了整个器材的拉伸性和信号质量。
近来,一批华人科学家则另辟蹊径,他们绕开了用“商业胶水”拼装柔性电子器材的思路,而是开发了一种根据双接连纳米涣散网络的BIND界面(biphasic, nano-dispersed interface, BIND),这种新式界面可以作为柔性电子器材一般所包括的柔性模块、刚性模块以及封装模块的通用接口,只需要按压10秒钟,就能轻松完成“乐高式”的高效安稳拼装。
该效果2月15日宣布于国际尖端期刊Nature,中国科学院深圳先进技能研讨院(简称“深圳先进院”)研讨员刘志远与新加坡南洋理工大学教授陈晓东、美国斯坦福大学教授鲍哲南为一同通讯作者,南洋理工大学博士姜颖为榜首作者。
众所周知,人机接口是人与电子设备之间进行的数字虚拟国际和实践物理国际的信息交流,而柔性电子器材则是人机接口技能的要害中心和先导根底。
“这些柔性电子器材一般都由不同模块拼装而成。”刘志远介绍道,其根本模块可大致分为三类,即直接贴合人体的柔性传感模块、担任数据传输和运算的硅基微电子刚性模块,以及维护器材免受机械磨损和外部腐蚀的封装模块。“由于这三种模块的形状参数、资料性质、加工条件不同,往往要先分隔制备,再经过商用导电胶拼装在一同,构成不同功用的柔性电子器材。”
很快他们就发现,这种柔性界面可以作为柔性模块之间的接口,就像天然的“戏法贴”相同,可以将不同功用的柔性传感器安稳地黏合在一同,以此来完成柔性模块与柔性模块之间的高效衔接。
?而除了柔性传感模块之外,柔性电子器材还需要一同拼装刚性模块、封装模块等。但想要将这些不同的模块完整地拼装在一同并发挥柔性电子器材的功用并非易事,特别是柔性模块与刚性模块之间的衔接,它们的接口机械性能匹配度最低,遭到的应力集中和损坏程度也最高。
据介绍,选用BIND界面的柔性模块接口,其导电拉伸率可达180%,机械拉伸率可达600%,远高于选用商用导电胶衔接的一般接口(分别为45%、60%);关于硬质模块接口,其导电拉伸率到达200%,并能适用于聚酰亚胺(PI)、玻璃、金属等多种硬质资料;关于封装模块接口,BIND界面能供给0.24 N/mm的粘附力,是传统柔性封装的60倍。
“毫无疑问,该团队研制的柔性电子器材BIND接口,表征和运用都很超卓,其规划逻辑和试验验证令人形象十分深入。”一位审稿人对这项效果给出了高度评价。
“其间一位审稿人问及BIND界面中双接连纳米网络结构的成长机理,这是一个很重要的主张。”姜颖回想道,“由于咱们研讨的是一种新的纳米结构,应该不只限于研讨是什么怎样用,还应该讨论为什么,从微观机理的视点去解说微观试验的现象。”
比方,清华大学教授张一慧在Nature同期宣布的研讨简报中评论道:“该作业提高了柔性电子接口的机械和电子安稳性,极大推动了电子皮肤、可植入器材等柔性电子器材的实践运用。”日本东京大学教授Takao Someya评论道:“该研讨供给了不同硬度的柔性电子模块的办法,是柔性电子拼装的重大突破,有望加快柔性电子的大规模产业化进程。”以色列耶路撒冷希伯来大学教授Shlomo Magdassi评论道:“这是一个快速简略的柔性器材拼装技能,能加快不同功用和复杂度的柔性电子器材的研制。”
“咱们这项研讨为智能柔性电子器材的模块化拼装供给了可拉伸、安稳高效的通用接口,不只简化了柔性医疗器材的运用,也加快了多模态、多功用的柔性医疗器材的研制。”刘志远说,经过该接口拼装的智能柔性传感器材可用于多个医疗范畴,如植入式人机接口、体表健康监测、智能柔性传感、软体机器人等。“不过,它也存在必定局限性,比方电导率优化、长时间植入的生物相容性等。”