可伸缩电子产品:面向未来的新技术

2019-03-26 15:04:16 来源:EETOP 翻译自 eletimes
发表在《先进材料科学与技术》(Science and technology of Advanced Materials)杂志上的一篇综述称,可伸缩电子产品正在成为下一代可穿戴设备的一项有前景的新技术。

这项技术在医疗、能源和军事方面有许多可能的应用。但在寻找合适的材料和制造方法方面存在一些挑战。武汉大学材料科学家魏武表示,制造可伸缩电子产品的最大挑战在于,在保持其性能的同时,每一个部件都必须经受压缩、扭曲,并应用于不平整的表面。

正在开发许多不同的可伸缩电子元件。例如,低成本的可伸缩导体和电极由银纳米线和石墨烯制成。紧急技术问题是需要可伸缩的能量转换和存储装置,例如电池。锌基电池是有希望的候选者; 然而,要使它们在商业上可行还需要做更多的工作。

电池的替代品是可伸缩的纳米发电机,它可以通过各种自由的振动产生电能,比如风或人体运动。可伸缩太阳能电池也可用于为可穿戴电子设备供电。

通过集成多个可拉伸组件,如温度,压力和电化学传感器,可以创建一种类似人体皮肤的材料,可以使用来自汗液,眼泪或唾液的信号进行实时,非侵入性的医疗监测,以及智能假肢或具有增强感知能力的机器人。然而,目前,人造皮肤的制造仍然是耗时且复杂的。

目前,制造可拉伸电子产品有两种主要策略。第一种是使用本质上可拉伸的材料,例如橡胶,它可以承受很大的变形。然而,这些材料具有诸如高电阻的限制。

目前制造可伸缩电子产品主要有两种策略。第一种是使用本质上可伸缩的材料,比如橡胶,它可以承受较大的变形。然而,这些材料具有诸如高电阻的限制。

第二种方法是使用创新的设计使非柔性材料具有可伸缩性。例如,像硅这样的脆性半导体材料可以在预拉伸表面生长,然后被允许压缩,产生屈曲波。另一种方法是使用软金属或液态金属等柔性互连材料将刚性导电材料“岛”连接在一起。折纸式折叠技术可用于制造可折叠电子设备。在未来,可伸缩电子设备可以通过无线通信,自充电甚至自我修复等新功能得到增强。

实验室测试后的下一步是将可伸缩的电子设备推向市场。这需要更便宜的材料和更快、可扩展的制造方法。

 

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