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近日，南京(jing)郵電(dian)大學(xue)材(cai)料科學(xue)與工程學(xue)院馬延(yan)文教(jiao)授(shou)團隊與北(bei)卡(ka)羅萊納州立大學(xue)研(yan)究者們(men)研(yan)發出(chu)一(yi)款具有透氣性(xing)的(de)超薄、可拉伸多孔電(dian)極制備的(de)表皮電(dian)子器件，在國內外(wai)引(yin)起(qi)廣泛關注。

隨(sui)著科技的(de)(de)(de)進步(bu)，大(da)眾在追求(qiu)性能(neng)的(de)(de)(de)同時(shi)，對于電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)產品(pin)的(de)(de)(de)體驗、舒適感的(de)(de)(de)需求(qiu)日益增加。用于監測心率的(de)(de)(de)運動電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)手(shou)環，玩虛擬(ni)現實游戲時(shi)佩戴的(de)(de)(de)眼鏡(jing)，逐漸走(zou)進大(da)眾視野的(de)(de)(de)智能(neng)手(shou)表(biao)……為了讓(rang)這些與人類“親密接觸”的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)產品(pin)佩戴時(shi)更為舒適，同時(shi)功能(neng)不受汗水影響，團隊決(jue)定(ding)從超薄透氣導(dao)電(dian)(dian)(dian)薄膜的(de)(de)(de)研制(zhi)入(ru)手(shou)。

對超薄(bo)(bo)透氣(qi)導(dao)電(dian)(dian)薄(bo)(bo)膜的開發而言，首先要(yao)解決兩(liang)個(ge)關鍵問題，一(yi)是制(zhi)(zhi)備可拉伸(shen)透氣(qi)基底薄(bo)(bo)膜，二是實(shi)現(xian)(xian)其(qi)導(dao)電(dian)(dian)性(xing)(xing)。“我們制(zhi)(zhi)備的這種超薄(bo)(bo)透氣(qi)性(xing)(xing)柔性(xing)(xing)電(dian)(dian)子器件，其(qi)核心創新之處在(zai)(zai)于將(jiang)呼(hu)吸(xi)(xi)圖(tu)法這種廉價、快速、易于大面(mian)積制(zhi)(zhi)備的方(fang)法引(yin)入(ru)了透氣(qi)性(xing)(xing)表(biao)皮電(dian)(dian)子器件的制(zhi)(zhi)備中。”馬延文告(gao)訴(su)《科技(ji)周(zhou)刊》記者，呼(hu)吸(xi)(xi)圖(tu)法源于自然現(xian)(xian)象，即空氣(qi)中的水蒸氣(qi)會凝結(jie)在(zai)(zai)冷的表(biao)面(mian)上，例(li)如冬天凝結(jie)在(zai)(zai)窗玻璃上的霧氣(qi)就是一(yi)種呼(hu)吸(xi)(xi)圖(tu)。科研工作者們經(jing)過(guo)多(duo)年研究，摸索出了一(yi)套控制(zhi)(zhi)水滴凝結(jie)過(guo)程的條件，進(jin)而實(shi)現(xian)(xian)了對呼(hu)吸(xi)(xi)圖(tu)結(jie)構(gou)的精(jing)準控制(zhi)(zhi)。

研究團(tuan)隊成(cheng)員周偉欣(xin)博士解釋，為(wei)了(le)制備(bei)可拉伸透氣基底(di)薄膜(mo)，研究人員將(jiang)少量(liang)配置好的(de)實驗溶液(ye)均勻涂覆在(zai)玻璃(li)基板并立即(ji)放(fang)入高(gao)濕度環境中(zhong)。溶液(ye)蒸(zheng)發帶(dai)走熱量(liang)，使玻璃(li)襯底(di)降溫，進(jin)而導(dao)致水(shui)蒸(zheng)氣冷凝(ning)在(zai)玻璃(li)襯底(di)上。這些(xie)冷凝(ning)后(hou)的(de)水(shui)滴占據了(le)襯底(di)表(biao)面的(de)空間，因(yin)此在(zai)有機溶劑完全蒸(zheng)發后(hou)，就在(zai)玻璃(li)襯底(di)表(biao)面上留(liu)下了(le)多孔結(jie)構的(de)薄膜(mo)。“我(wo)們在(zai)孔徑和孔結(jie)構均一性上進(jin)行了(le)平(ping)衡。在(zai)孔徑達到40 微米時，薄膜(mo)的(de)孔結(jie)構都(dou)是洞穿的(de)。”

呼吸圖(tu)法成功制備出了可拉伸透(tou)氣基底(di)薄(bo)膜，那么如(ru)何(he)能(neng)使它具(ju)有良好的(de)導(dao)電(dian)(dian)性(xing)?為(wei)此(ci)，研發團隊把(ba)薄(bo)膜在導(dao)電(dian)(dian)性(xing)能(neng)出色的(de)銀納米(mi)線(xian)溶液中反復浸泡、烘干多(duo)次，以(yi)在薄(bo)膜上(shang)(shang)均勻(yun)覆蓋(gai)銀納米(mi)線(xian)導(dao)電(dian)(dian)網絡。“15~20微米(mi)的(de)銀納米(mi)線(xian)附著在多(duo)孔聚氨酯薄(bo)膜的(de)骨架(jia)上(shang)(shang)，將(jiang)薄(bo)膜兩面(mian)聯通，從(cong)而實(shi)現雙(shuang)面(mian)導(dao)電(dian)(dian)的(de)特性(xing)。通過加(jia)熱加(jia)壓(ya)處理，銀納米(mi)線(xian)與(yu)薄(bo)膜的(de)結合更(geng)緊密，其電(dian)(dian)學穩定性(xing)也(ye)大(da)大(da)增強。”馬(ma)延文(wen)說。

那么(me)，攻破了兩大難(nan)題所制備出的(de)超薄透(tou)(tou)氣導(dao)電(dian)薄膜，是否真的(de)可以在(zai)表皮(pi)電(dian)子器(qi)件透(tou)(tou)氣性、自支撐(cheng)等(deng)方(fang)(fang)面實(shi)現突破?為了證明(ming)這種(zhong)材(cai)料良好的(de)皮(pi)膚相(xiang)容性，團(tuan)隊(dui)成員將電(dian)極材(cai)料貼敷在(zai)皮(pi)膚上(shang)一(yi)(yi)周(zhou)，實(shi)驗結果顯示：佩戴(dai)期間皮(pi)膚絲毫(hao)沒(mei)有(you)受(shou)到刺激，且材(cai)料仍(reng)可以正常導(dao)電(dian)。“這種(zhong)材(cai)料還(huan)可以作為觸摸電(dian)極，與藍牙控(kong)制器(qi)一(yi)(yi)起集成在(zai)織(zhi)物上(shang)，制作成具有(you)無線操(cao)(cao)控(kong)功能(neng)的(de)袖(xiu)(xiu)套，與電(dian)腦建立通(tong)訊后，能(neng)夠實(shi)現鍵盤部(bu)分(fen)功能(neng)的(de)操(cao)(cao)控(kong)。”馬延文表示，佩戴(dai)袖(xiu)(xiu)套玩(wan)(wan)俄羅斯方(fang)(fang)塊的(de)游戲時(shi)，玩(wan)(wan)家觸摸袖(xiu)(xiu)套上(shang)的(de)方(fang)(fang)向鍵，電(dian)腦上(shang)的(de)磚塊迅(xun)速改變方(fang)(fang)向，且沒(mei)有(you)人體(ti)能(neng)感知的(de)遲鈍，靈敏(min)度非常高。

除(chu)了穿戴式游(you)戲(xi)設備，柔(rou)性導電薄膜(mo)還有相(xiang)當(dang)廣闊的應(ying)(ying)用(yong)前景。馬延(yan)文認為：“目(mu)前，我們在論(lun)文中已(yi)經展示了這(zhe)種材料在長時(shi)間監(jian)測生物(wu)電信(xin)號(心電圖(tu)等(deng))和人機接(jie)口(自(zi)電容式觸摸傳感器)中的應(ying)(ying)用(yong)。在推(tui)廣應(ying)(ying)用(yong)方面，除(chu)了我們團(tuan)隊自(zi)己進行材料放大和應(ying)(ying)用(yong)探索外，也非(fei)常愿意和相(xiang)關企業(ye)合(he)作，尤其可以在材料研(yan)制(zhi)方面給予(yu)技術指導。”