Advanced Materials專(zhuān)刊：柔性混合電子

2020年4月16日，清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“柔電中心”）策劃的Advanced Materials專(zhuān)刊“FlexibleHybridElectronics”正式出版，主封面以清華大學(xué)二校門(mén)和柔電中心Logo為設(shè)計(jì)元素，闡述柔性電子在生物醫(yī)療、腦機(jī)接口、物聯(lián)網(wǎng)等方面的潛在應(yīng)用。柔電中心主任、清華大學(xué)馮雪教授，美國(guó)四院院士John A. Rogers教授和新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授受邀擔(dān)任本次專(zhuān)刊的共同特邀編輯。 “FlexibleHybridElectronics”專(zhuān)刊匯聚柔性電子技術(shù)領(lǐng)域國(guó)際知名學(xué)者的前沿研究成果，將成為柔電中心建設(shè)國(guó)際一流柔性電子技術(shù)研究陣地，達(dá)到引領(lǐng)國(guó)際學(xué)術(shù)前沿和引領(lǐng)全球技術(shù)方向的重要載體。本次專(zhuān)刊聚焦柔性混合電子，尤政院士、馮雪教授、段煉教授和羅毅教授等受邀帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從材料設(shè)計(jì)、先進(jìn)制備工藝、信息-物理界面系統(tǒng)和新興應(yīng)用四個(gè)方面詳盡闡述了柔性混合電子的發(fā)展，為專(zhuān)刊貢獻(xiàn)了5篇論文：

Laser Fabrication of Graphene-Based Flexible Electronics

Flexible Hybrid Electronics for Digital Healthcare

Emerging Self-Emissive Technologies for Flexible Displays

Van der Waals Epitaxy of III-Nitride Semiconductors Based on 2D Materials for Flexible Applications

Mechanically-Guided Structural Designs in Stretchable Inorganic Electronics

圖1. Advanced Materials專(zhuān)刊“FlexibleHybrid Electronics” 尤政院士團(tuán)隊(duì)以“Laser Fabrication of Graphene-Based Flexible Electronics”為題，綜述闡述了激光制備石墨烯基柔性電子器件的最新進(jìn)展。詳細(xì)介紹了典型的基于各種石墨烯相關(guān)材料的激光制備的柔性電子器件。在石墨烯預(yù)處理方法和激光微納加工技術(shù)的快速發(fā)展下，石墨烯基電子器件將會(huì)得到更快速的發(fā)展。

圖2：論文“Laser Fabrication of Graphene-Based Flexible Electronics” 人體是巨大的信息融合體，包括生理電、光、聲、生化、機(jī)械變形等生理信號(hào)，獲取這些人體生理信息是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)療的基礎(chǔ)。馮雪教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表的論文“Flexible Hybrid Electronics for Digital Healthcare”從柔性混合電子技術(shù)在材料和結(jié)構(gòu)方法的發(fā)展歷史出發(fā)，總結(jié)了柔性混合電子實(shí)現(xiàn)的兩種主要途徑：通過(guò)材料的創(chuàng)新，發(fā)展本征具有柔性或者可延展的電子功能材料，或引入力學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。該論文系統(tǒng)地闡述了柔性混合電子器件在柔性生理電器件、柔性光電器在件、柔性聲學(xué)器件、柔性類(lèi)皮膚功能器件和柔性生化檢測(cè)器件等生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，總結(jié)了未來(lái)柔性異質(zhì)電子器件的研究中所要遇到的挑戰(zhàn)。

圖3. 用于生理參數(shù)監(jiān)測(cè)的柔性混合電子：柔性生理電器件、柔性光電器件、柔性聲學(xué)器件、柔性類(lèi)皮膚功能器件和柔性生化檢測(cè)器件 典型應(yīng)用包括：圖4所示的一種能夠在體溫驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)攀爬至外周神經(jīng)束上的三維螺旋形纏繞電極，該電極極大方便了手術(shù)操作，降低了對(duì)神經(jīng)束的束縛。為外周神經(jīng)調(diào)控在治療癲癇，抑郁，心衰，假肢等提供了嶄新的思路；圖5所示的基于電化學(xué)雙通道的柔性無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量器件，通過(guò)離子導(dǎo)入的方式改變組織液滲透壓，調(diào)控血液與組織液滲透和重吸收平衡關(guān)系，驅(qū)使血管中的葡萄糖按照設(shè)計(jì)路徑主動(dòng)、定向地滲流到皮膚表面，從而實(shí)現(xiàn)血糖的高精度測(cè)量。

圖4. 基于柔性混合電子技術(shù)的自攀爬三維螺旋電刺激器件

圖5. 基于柔性混合電子技術(shù)的柔性無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量器件

論文“Emerging Self-Emissive Technologies for Flexible Displays”，闡述了柔性顯示屏的三種自發(fā)射技術(shù)的最新進(jìn)展，包括發(fā)射活性材料、器件結(jié)構(gòu)和制造方法、柔性襯底和導(dǎo)電電極以及封裝技術(shù)?？偨Y(jié)了快速的發(fā)展使得柔性發(fā)光器件效率的提高。對(duì)于柔性顯示領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展提出了建議，幫助研究人員對(duì)柔性顯示的新技術(shù)做全面的了解。 論文“Van der Waals Epitaxy of III-Nitride Semiconductors Based on 2D Materials for Flexible Applications”，概述了基于二維材料的III-氮化物不同生長(zhǎng)方法的最新進(jìn)展，著重介紹了范德瓦爾斯外延和轉(zhuǎn)印技術(shù)，并討論了用作釋放層的不同類(lèi)型的2D材料（石墨烯、六角氮化硼和過(guò)渡金屬二硫化物）的各種嘗試。展望了柔性III-氮化物器件發(fā)展的未來(lái)和挑戰(zhàn)。 論文“Mechanically-Guided Structural Designs in Stretchable Inorganic Electronics”，總結(jié)了應(yīng)用于可拉伸無(wú)機(jī)電子器件的各種結(jié)構(gòu)幾何，包括功能器件和柔性襯底的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了基本原理、設(shè)計(jì)方法和系統(tǒng)演示。強(qiáng)調(diào)了3D可拉伸器件布局的空間集成策略以及闡述了遺留的挑戰(zhàn)和未來(lái)的機(jī)遇。