中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近年來(lái)材料科學(xué)和制造技術(shù)的快速進(jìn)步極大促進(jìn)了柔性可延展傳感電子器件的發(fā)展。盡管通過(guò)一系列的結構設計（如：波浪、蛇形結構等）可以賦予傳統剛性材料和硅基器件一定程度的形變能力，但是這些材料依舊難以承受顯著(zhù)的機械形變。當這些電子器件穿戴在人體皮膚或者彎曲表面時(shí)，器件和柔軟的人體組織之間的機械不匹配是該領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。因此，能用于可穿戴和植入式電子器件的超彈、高靈敏的柔性傳感器需求迫切。為此，中科院蘇州納米所張珽課題組和第三軍醫大學(xué)大坪醫院趙輝、熊雁研究團隊合作，針對上述需求和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，采用預拉伸-包裹-釋放的策略得到了一種新型表面具有均勻褶皺結構的核-鞘纖維狀超彈應變傳感器，并證明了其在大應變、全工作范圍內有出色的傳感性能。
在該工作中，研究者首先制備了超輕薄的碳納米管復合薄膜（?800 nm），進(jìn)一步地通過(guò)旋轉包裹的方式將其組裝于預拉伸為1600%的超彈熱塑性彈性體（TPE）上，最后釋放應力得到最大應變范圍可以達到1135%的纖維狀超延展應變傳感器。該超彈纖維應變傳感器具有接近皮膚的彈性模量（——140 kPa），由于器件鞘層周期性褶皺結構相互接觸形成了大量接觸導電通路，在形變過(guò)程中會(huì )引起電阻值的顯著(zhù)變化，從而既可以對微弱應變又可以對大應變有良好的響應，因此在整個(gè)工作范圍內具有高的靈敏度（0-150%應變范圍內靈敏度（GF）為21.3，200%-1135%應變范圍內GF為34.22）。
該工作為從材料、結構與界面角度設計和制造超延展柔性電子器件提供了新思路，可以有效地消除器件與柔軟組織之間的模量差異帶來(lái)的性能損耗，并成功地演示了其對人體微小肌肉運動(dòng)以及大范圍的關(guān)節運動(dòng)實(shí)時(shí)監測能力，以及作為可植入式器件用于數字化醫療來(lái)評估術(shù)后肌腱修復情況的潛力。
