新研究可实现柔性电子器件“乐高式”高效稳定组装

   “柔性电子器件一般由三类不同模块组装而成。”论文共同通讯作者之一、深圳先进技术研究院研究员刘志远介绍，“由于不同模块的形状参数、材料性质、加工条件不同，往往要先分开制备，再通过商用导电胶组装在一起，构成不同功能的柔性电子器件。”

   柔性电子器件在人体健康检测、可穿戴设备等生物医学工程领域应用前景广泛。然而，在其组装中，连接不同模块的商用导电胶容易变形、断裂，接口不稳定性阻碍了相关领域的深入发展。21日，中国科学院深圳先进技术研究院发布最新科研成果：研究人员开发出一种基于双连续纳米分散网络的BIND界面，只需要按压10秒钟，即可实现柔性电子器件“乐高式”高效稳定组装。相关成果已发表于《自然》期刊。

   商用导电胶的瓶颈却破坏了柔性电子器件的整体稳定性。“无论单个模块的拉伸性多强，一旦接口处的拉伸性跟不上，那么整个器件的性能就会受到制约。”论文第一作者、南洋理工大学博士姜颖回忆说，他们曾经把柔性电子器件放在大鼠体内，想长期监测其动态生理信号，但在大鼠跑动的过程中接口断掉了，“这样的器件在实际中难以应用。”

   研究团队发现，在特定的制备条件下，基于SEBS嵌段聚合物和黄金纳米颗粒的柔性界面（BIND界面），能够作为柔性模块间的接口。就像天然的“魔术贴”一样，将不同功能的柔性传感器稳定地黏合在一起，实现模块间的高效连接。

   除了柔性传感模块之外，柔性电子器件还需要一起组装刚性模块、封装模块等。研究人员采用OTS修饰等方法将BIND界面制备在硬质模块上，让硬质模块能够高效连接另一个有BIND界面的柔性模块。

   “这种方法的普适性很强，就像‘拼乐高’一样，任何带有BIND接口的模块，只要面对面按压在一起，就能把柔性电子器件更灵活、高效地组装在一起。”姜颖说。
  
   数据表明，采用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%，远高于采用商用导电胶连接的普通接口；对于硬质模块接口，其导电拉伸率达到200%，并能适用于聚酰亚胺、玻璃、金属等多种硬质材料；对于封装模块接口，BIND界面能提供的黏附力是传统柔性封装的60倍。

   “这项研究不仅简化了柔性医疗器件的使用，也加速了多模态、多功能的柔性医疗器件的研发。”刘志远说，通过该接口组装的智能柔性传感器件可用于多个医疗领域，如植入式人机接口、体表健康监测等。