首個自愈合彈性半導(dǎo)體問世
——電腦可以穿在身上

2016年11月22日，美國斯坦福大學(xué)研究人員首次制備出一種可用于制作晶體管的可自愈彈性聚合物，為新一代可穿戴設(shè)備開辟了道路，相關(guān)論文最近發(fā)表在葉自然曳期刊上遙葉自然曳同期評論文章表示，該研究實現(xiàn)了復(fù)雜的有機電子表面模仿人類皮膚，是仿生學(xué)發(fā)展的一座里程碑遙

斯坦福大學(xué)研究人員通過將剛性半導(dǎo)體聚合物與柔性材料結(jié)合，制作出了像人體皮膚一樣可以拉伸堯形成褶皺堯自我愈合的半導(dǎo)體，能夠用于可穿戴設(shè)備堯電子皮膚乃至柔性機器人遙

這種新的聚合物在拉伸到原來尺寸的2倍以后，仍然能夠保持原有的導(dǎo)電性能，與非晶硅的導(dǎo)電性能一致（非晶硅是制作一種控制液晶顯示像素的晶體管陣列時會用到的材料）遙

研究人員表示，制作彈性半導(dǎo)體聚合物一直以來都是個難題遙彈性材料的典型設(shè)計規(guī)則是讓材料更軟堯結(jié)晶度更低遙但是，一般的高性能半導(dǎo)體聚合物都需要高度結(jié)晶且硬度較高，從而導(dǎo)致材料硬且脆，容易碎裂遙

為了解決這個難題，研究人員采取了如下措施:首先，使用含有二酮吡咯并吡咯（DPP）單元的聚合物（DPP中大量的碳鍵使其硬度和結(jié)晶度高）曰然后，在不改變聚合物整體導(dǎo)電性能的前提下，替換掉5%～10%的DPP，通過減少碳鍵的數(shù)量使材料變得更軟曰最后，往其中加入另外一種更軟堯很容易形成氫鍵的彈性聚合物遙由此得到了一種全新的材料遙拉伸這種新材料時，里面的化學(xué)鍵會斷開并吸收機械能，而應(yīng)力釋放時，這些鍵又會重新結(jié)合起來遙

這種彈性晶體管材料由兩個部分組成:一是剛性的半導(dǎo)體:二是連接這些半導(dǎo)體的無定形鏈遙拉伸時，無定形鏈之間由氫鍵連接曰收縮時，氫鍵斷裂并吸收機械應(yīng)力遙該材料經(jīng)過1 000次拉伸循環(huán)后（拉伸至雙倍尺寸又重新縮回），開始出現(xiàn)一些裂紋，導(dǎo)電性也輕微地降低遙但使用溶劑在蒸汽處理150益的熱板上加熱之后，該材料可以自我愈合，并且?guī)缀跬耆謴?fù)原本的導(dǎo)電性能遙

研究人員已經(jīng)使用該聚合物制造出可以穿戴在肘部和踝部的彈性晶體管，目前正在進行將這種材料納入傳感器的研究，希望以后能夠開發(fā)出柔性可穿戴顯示器遙

可伸縮聚合物導(dǎo)體和絕緣體材料早已得到廣泛的應(yīng)用，而合成具有可拉伸性質(zhì)的半導(dǎo)體是世界首例，斯坦福大學(xué)的研究團隊將高彈性堯自愈合和高效電荷傳輸性能野集成冶進新型高分子材料中，實現(xiàn)了材料學(xué)堯仿生學(xué)和電子學(xué)的重大突破，為新一代類皮膚可穿戴設(shè)備的研制奠定了基礎(chǔ)遙

（摘自騰訊網(wǎng)）