文|陳根

電子皮膚是一類重要的生物醫(yī)學(xué)傳感器，與人體皮膚一樣能夠感知外界不同的壓力，也可暢通傳導(dǎo)觸覺信號的最基本功能。早在2003年，日本東京大學(xué)的研究團(tuán)隊就利用低分子有機(jī)物并五苯分子制成薄膜，通過其表面密布的壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)了電子皮膚感知壓力。

而導(dǎo)電彈性納米復(fù)合材料，被認(rèn)為是電子皮膚元件的一個重要候選材料。但納米復(fù)合材料存在著包括類金屬導(dǎo)電性、高拉伸性、超薄厚度和易模壓性等挑戰(zhàn)。要想讓這些屬性之間得到平衡，并非是一件易事。

近日，韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所的研究人員提出了一種浮動組裝方法，成功制備出滿足上述要求的納米膜。該方法實(shí)現(xiàn)了納米材料在水-油界面處的緊密組裝，將其部分嵌入到超薄彈性體膜中，可以將所施加的應(yīng)變分布在彈性體膜中，從而即使在納米材料負(fù)載較高的情況下也能獲得高彈性。

與典型納米復(fù)合材料的剛性金屬填料完全嵌入彈性體基體中不同，該材料在機(jī)械變形下填料和彈性體之間的界面上顯示出高水平應(yīng)力不同。在相同的機(jī)械變形下，部分嵌入膠狀結(jié)構(gòu)在界面處則顯示出小得多的應(yīng)力。

當(dāng)膠狀結(jié)構(gòu)的重量分?jǐn)?shù)很高時（>80 wt%），其也能獲得出色的彈性——最大伸長率為540%，幾乎與裸彈性體膜的伸長率（570%）相當(dāng)。而且，該納米膜可以轉(zhuǎn)移到各種襯底上，例如晶片、塑料襯底、甚至彈性襯底，有利于進(jìn)一步加工。

此外，通過集成多層圖案化納米膜，這種光圖案納米膜可應(yīng)用于從簡單的皮膚貼裝電極，到由電生理、溫度、應(yīng)變和濕度傳感器組成的多功能貼裝傳感器陣列等在內(nèi)的電子皮膚器件，每個傳感器陣列都可以通過垂直連接到互連，在人體皮膚上得到良好的運(yùn)行。

該納米膜結(jié)構(gòu)還允許冷焊和雙層堆疊，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電性的同時，使用光刻技術(shù)制作出高分辨率的圖案還能保持各種特性。未來，該成果有助于制造多功能表皮傳感設(shè)備。