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Advanced Materials 专刊:柔性及可拉伸器件

Advanced Materials 专刊:柔性及可拉伸器件
智能可穿戴设备将因为在生理健康和安全检测等方面的应用对我们未来的日常生活带来极大的影响。例如,柔性可穿戴传感器可以整合到用户皮肤,进而提高其所监测的健康指数的灵敏度和准确度。可穿戴设备不仅仅提供硬件设备,更重要的是通过数据交换、云端交互等物联网应用进而进一步提高生活质量。此外,无线通信技术,低能耗电子产品,以及数字健康产业的发展正在极大地推动着可穿戴设备的发展。据估计,可穿戴设备的市场在2018年将到达206亿美元。这个新兴领域的成长与开发能够适应一定应力并能在形变中维持优异性能的柔性及可拉伸器件是密不可分的。

柔性及可拉伸器件的研究关键主要包括开发新型机械耐久材料,柔性和可拉伸性基底,可形变的电极和电路,新型加工方法以及系统集成等等。比较典型的实现柔性及可拉伸性的方法是通过将功能分子材料及纳米结构应用在天然的柔性及可拉伸性高分子基底上。基于这种基底,多种多样的柔性及可拉伸器件可以被进一步与新型材料和加工技术结合。例如,石墨烯因其独特的机械,以及光、电性质成为一种令人瞩目的功能性材料,其可以通过整合到柔性及可拉伸基底上从而应用于柔性光电和能量转换器件中。同时,柔性及可拉伸传感器与低能耗硅基电子器件的结合可以为可穿戴设备的发展提供新的道路。

为了展现这个新兴领域的最新研究进展,斯坦福大学鲍哲南教授和新加坡南洋理工大学陈晓东教授共同客座编辑了以“柔性及可拉伸性器件”为主题的Advanced Materials 专刊。该专刊呈现了专家学者在该领域的最近研究报告和总结,并且展望了该研究领域的若干关键性科学和技术挑战。

值得强调的是这个新兴领域的发展离不开材料科学、电子工程、生物医疗工程、化学、物理以及能源这些学科的交叉影响和作用。这个交叉学科领域的发展已经在电子皮肤、健康检测、能量储存和转换以及生物医疗器件等方面展现了诱人的应用前景。此期专刊能够进一步激励这个交叉学科前沿研究的发展。下一步亟需解决的重要的研究领域包括新型的机械耐久性材料和结构,主动响应性软材料和器件,可拉伸电极和电路,器件-生物体通信界面,和器件的系统集成等。同时,器件设计和加工的快速发展需要应用新的加工制造技术,印刷技术和器件工程技术等。


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