随着物联网时代的到来，电子设备与人类的联系越来越紧密。电子皮肤、纳米发电机、脑机接口、植入式医疗设备等新概念电子设备可以在人体上或人体内部工作，需要具备佩戴舒适、超柔韧性、可生物降解和复杂变形下的稳定性等工作特性。然而，基于金属和塑料衬底的传统电子产品无法有效满足这些新的应用需求。因此，一系列基于柔性多孔衬底（如纸、织物、静电纺丝纳米纤维、木材和弹性聚合物海绵）的先进电子设备正在开发中，凭借其卓越的生物相容性、透气性、可变形性和坚固性来应对这些挑战。这些衬底的多孔结构不仅可以提高器件性能，还可以实现新功能。但由于其种类繁多，选择合适的多孔衬底对于为特定应用制备高性能电子产品至关重要。

  近日，西安大略大学杨军教授课题组在《Advanced Science》期刊上发表了题为“A New Class of Electronic Devices Based on Flexible Porous Substrates”的综述文章，重点强调了柔性多孔衬底的多孔结构对电子器件性能提升的作用和为其带来的新功能，系统的阐述了不同种类柔性多孔衬底的特性和其设计、制造和使用的基本原则。随后，详细总结了柔性多孔衬底的功能化方法和其优缺点。最后，列举了不同种类柔性多孔衬底上电子器件的最新进展，并在此基础上系统论述了其存在的挑战和未来的发展方向。

1. 柔性多孔衬底材料

  衬底材料在电子设备的整体性能中起着至关重要的作用。它们不仅提供机械支撑，还可以作为器件的功能部件。根据孔结构的不同，多孔衬底分为纤维基和非纤维基。纤维基多孔衬底由纤维原料组成，通常具有优异的抗疲劳性。非纤维基多孔衬底主要是指多孔弹性体，具有优异的拉伸性。

2. 柔性多孔衬底的功能化方法

  常用的大多数多孔衬底是不导电材料。为了提高它们的导电性并在其上构建电子元件，需要在多孔衬底上涂覆或渗透导电材料。迄今为止，已经开发了多种功能化方法来将不同类型的导电材料集成到多孔衬底中。根据制造工艺的不同，功能化方法分为物理方法和化学方法。

3.基于柔性多孔衬底的电子器件

  每种类型的柔性多孔衬底都有其独特的性能，有助于创建具有不同功能的电子设备，以满足各种应用需求。例如，纸张适用于制造一次性低成本电子设备。织物和电纺丝纳米纤维对于制造可穿戴电子产品特别有用。天然材料可用于制备可生物相容、可食用、可生物降解、可植入电子产品。多孔弹性聚合物（如 PDMS 和 PU）通常被用于开发可拉伸电子设备和电子皮肤。根据不同的功能，多孔衬底上的电子器件可分为基本电子元件（即电路、电极、RFID标签）、传感器、能量存储和转换器件以及其他应用（例如执行器、HMI、生物医学设备）。

  该论文的作者为加拿大西安大略大学博士生张艺媛，张腾远博士，黄占东博士和杨军教授。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105084