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美用亞麻纖維“織成”晶體管,可取代柔性電子器件中最后的剛性組件
來(lái)源:科技日報  瀏覽次數:254  發(fā)布時(shí)間:2019-08-28

美國塔夫茨大學(xué)官網(wǎng)近日發(fā)布公告稱(chēng),該校研究人員開(kāi)發(fā)出一種由亞麻纖維制成的晶體管,利用這些晶體管制成的全柔性電子器件可編織成織物佩戴在皮膚上,甚至(理論上)可通過(guò)外科手術(shù)植入體內進(jìn)行診斷監測。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì )—應用材料與界面》雜志。


研究人員表示,新設計的晶體管可制成簡(jiǎn)單的、基于纖維的邏輯電路和集成電路。這些電路將取代目前眾多柔性電子器件中最后剩余的剛性組件,與基于纖維的傳感器結合使用,可創(chuàng )建出全柔性多路復用設備。這種全柔性電子器件可實(shí)現適應不同形狀的各種應用,并允許自由移動(dòng)而不影響功能。


目前大多數柔性電子器件通過(guò)將金屬和半導體圖案化為可彎曲的“波浪”結構或使用導電聚合物等自柔性材料來(lái)實(shí)現靈活性,以與嵌入它們的生物組織(皮膚、心臟甚至腦組織)相適應。


實(shí)驗中,研究人員利用基于纖維的晶體管創(chuàng )建了一個(gè)簡(jiǎn)單的小型集成電路,并將其連接到基于纖維的傳感器陣列,監測了多個(gè)部位的鈉和銨離子(心血管健康、肝臟和腎臟功能的重要生物標志物)濃度變化。


本研究中的一項重要創(chuàng )新是使用注入電解質(zhì)的凝膠作為纖維周?chē)牟牧喜⑦B接到柵極線(xiàn)。凝膠由二氧化硅納米粒子組成,其可自組裝成網(wǎng)絡(luò )結構。電解質(zhì)凝膠可通過(guò)浸漬涂布或快速擦拭輕松地沉積在纖維上。與用作經(jīng)典晶體管中柵極材料的固態(tài)氧化物或聚合物相比,電解質(zhì)凝膠在拉伸或彎曲下具有彈性。


研究人員表示,與基于聚合物和其他柔性材料的電子產(chǎn)品相比,基于纖維的電子產(chǎn)品具有出色的靈活性、材料多樣性以及無(wú)需潔凈室即可生產(chǎn)的能力。未來(lái),基于纖維的電子診斷器件可做到非常薄、柔軟和柔韌,足以與其測量的生物組織無(wú)縫集成,從而使病人幾乎注意不到。

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