进入二十一世纪以来，柔性可拉伸电子器件取得了飞速的发展与突破并广泛应用于各个领域，例如：医疗健康、智能感知、虚拟/增强现实和软机器人等。高性能、多功能的可拉伸电子器件离不开大量的集成电路芯片（IC）。然而这些无机刚性ICs的引入往往伴随着器件延展性牺牲，同时刚性ICs与柔性基底之间的力学失配也会使器件拉伸过程中的可靠性大打折扣。因此，保证拉伸过程中ICs与柔性电路之间的稳定结合尤为重要。另一方面，除了功能特性之外，可拉伸电子器件的安全性与舒适性也正在成为人们关注的热点，无论是材料本身还是其成型后基底的力学性能、透气性等都会对穿戴者的体验造成重要影响。因此，研究人员们一直在努力探索性能卓越、安全舒适、稳定可靠的可拉伸电子器件制造方案。

  针对上述挑战，中国科学技术大学赵刚课题组提出了一种力学梯度的策略来制备出包含刚性ICs的高性能可拉伸电子器件。该方案以静电纺丝制备的热塑性聚氨酯（TPU）薄膜作为基底，模板印刷的液态金属（LM）电路作为柔性互联导体，然后使用PVA溶液将刚性的ICs固定在LM电路上。这是一种从刚性（ICs）-高弹性模量（PVA胶）-低弹性模量（TPU纳米纤维膜）-液态（LM电路）的力学梯度策略，其可以有效的引导器件拉伸过程中的变形梯度，从而维持刚柔接口的稳定性。我们通过有限元分析（FEA）和显微观察（SEM）的方法证明了力学梯度理论的科学性。最终，获得了安全、舒适且超级可拉伸（>900%）的高性能柔性电子器件，并且进一步验证了其在智能传感、人机交互和柔性显示等领域中的应用。相关工作以“Mechanical Gradients Enable Highly Stretchable Electronics Based on Nanofiber Substrates”为题，发表于ACS Applied Materials & Interfaces。中国科大信息学院博士生王蒙、硕士生王凯为论文并列第一作者。本研究得到国家重点研发计划等项目支持。

作者团队简介

  原文链接：M Wang#, K Wang#, C Ma, PC Uzabakiriho, X Chen, G Zhao*. Mechanical Gradients Enable Highly Stretchable Electronics Based on Nanofiber Substrates. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022, acsami.2c10245.

  https://doi.org/10.1021/acsami.2c10245