戴上一枚護(hù)腕般大小的袖套，只需滑動一根手指，就可以隔空玩起俄羅斯方塊。近日,，南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院馬延文教授團(tuán)隊與北卡羅萊納州立大學(xué)研究者們研發(fā)出一款具有透氣性的超薄、可拉伸多孔電極制備的表皮電子器件,，在國內(nèi)外引起廣泛關(guān)注,。

隨著科技的進(jìn)步，大眾在追求性能的同時,，對于電子產(chǎn)品的體驗,、舒適感的需求日益增加。用于監(jiān)測心率的運(yùn)動電子手環(huán),，玩虛擬現(xiàn)實(shí)游戲時佩戴的眼鏡,，逐漸走進(jìn)大眾視野的智能手表……為了讓這些與人類“親密接觸”的電子產(chǎn)品佩戴時更為舒適，同時功能不受汗水影響,，團(tuán)隊決定從超薄透氣導(dǎo)電薄膜的研制入手,。

對超薄透氣導(dǎo)電薄膜的開發(fā)而言,，首先要解決兩個關(guān)鍵問題，一是制備可拉伸透氣基底薄膜,，二是實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)電性,。“我們制備的這種超薄透氣性柔性電子器件,，其核心創(chuàng)新之處在于將呼吸圖法這種廉價,、快速、易于大面積制備的方法引入了透氣性表皮電子器件的制備中,?！瘪R延文告訴《科技周刊》記者，呼吸圖法源于自然現(xiàn)象,，即空氣中的水蒸氣會凝結(jié)在冷的表面上,，例如冬天凝結(jié)在窗玻璃上的霧氣就是一種呼吸圖?？蒲泄ぷ髡邆兘?jīng)過多年研究,，摸索出了一套控制水滴凝結(jié)過程的條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對呼吸圖結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制,。

研究團(tuán)隊成員周偉欣博士解釋,，為了制備可拉伸透氣基底薄膜，研究人員將少量配置好的實(shí)驗溶液均勻涂覆在玻璃基板并立即放入高濕度環(huán)境中,。溶液蒸發(fā)帶走熱量,，使玻璃襯底降溫，進(jìn)而導(dǎo)致水蒸氣冷凝在玻璃襯底上,。這些冷凝后的水滴占據(jù)了襯底表面的空間，因此在有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)后,，就在玻璃襯底表面上留下了多孔結(jié)構(gòu)的薄膜,。“我們在孔徑和孔結(jié)構(gòu)均一性上進(jìn)行了平衡,。在孔徑達(dá)到40 微米時,，薄膜的孔結(jié)構(gòu)都是洞穿的?！?/p>

呼吸圖法成功制備出了可拉伸透氣基底薄膜,，那么如何能使它具有良好的導(dǎo)電性?為此，研發(fā)團(tuán)隊把薄膜在導(dǎo)電性能出色的銀納米線溶液中反復(fù)浸泡,、烘干多次,，以在薄膜上均勻覆蓋銀納米線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)?！?5~20微米的銀納米線附著在多孔聚氨酯薄膜的骨架上,，將薄膜兩面聯(lián)通,，從而實(shí)現(xiàn)雙面導(dǎo)電的特性。通過加熱加壓處理,，銀納米線與薄膜的結(jié)合更緊密,，其電學(xué)穩(wěn)定性也大大增強(qiáng)?！瘪R延文說,。

那么，攻破了兩大難題所制備出的超薄透氣導(dǎo)電薄膜,，是否真的可以在表皮電子器件透氣性,、自支撐等方面實(shí)現(xiàn)突破?為了證明這種材料良好的皮膚相容性，團(tuán)隊成員將電極材料貼敷在皮膚上一周,，實(shí)驗結(jié)果顯示：佩戴期間皮膚絲毫沒有受到刺激,，且材料仍可以正常導(dǎo)電?！斑@種材料還可以作為觸摸電極,，與藍(lán)牙控制器一起集成在織物上，制作成具有無線操控功能的袖套,，與電腦建立通訊后,，能夠?qū)崿F(xiàn)鍵盤部分功能的操控?！瘪R延文表示,，佩戴袖套玩俄羅斯方塊的游戲時，玩家觸摸袖套上的方向鍵,，電腦上的磚塊迅速改變方向,，且沒有人體能感知的遲鈍，靈敏度非常高,。

除了穿戴式游戲設(shè)備,，柔性導(dǎo)電薄膜還有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景。馬延文認(rèn)為：“目前,，我們在論文中已經(jīng)展示了這種材料在長時間監(jiān)測生物電信號(心電圖等)和人機(jī)接口(自電容式觸摸傳感器)中的應(yīng)用,。在推廣應(yīng)用方面，除了我們團(tuán)隊自己進(jìn)行材料放大和應(yīng)用探索外,，也非常愿意和相關(guān)企業(yè)合作,，尤其可以在材料研制方面給予技術(shù)指導(dǎo)?！?/p>