【期刊】ACS AMI | 硅胶基导电复合物用于弹性可拉伸智能电子

英文原题：Silicone Rubber Based-Conductive Composites for Stretchable “All-in-One” Microsystems

通讯作者：张晓升，电子科技大学

作者：邓海涛， 文丹良，冯涛，王一琳，张新然，黄鹏，张晓升*

背景介绍

随着微纳加工制造与电子信息技术的持续突破，可穿戴电子领域发展迅速，穿戴式电子器件与设备现已成为物联网的重要组成部分，渗透到人们生活的诸多方面，如：消费电子、智慧医疗、信息安全、社交娱乐等。近些年可穿戴电子应用对电子器件与设备的性能提出了更高的需求，即微型化、智能化、高度集成化和可穿戴物理特性（如：柔性、可拉伸性和曲面贴附性）等。因此，具有曲面贴附性的弹性可拉伸电子器件应运而生。与传统的刚性或半刚性穿戴式电子设备相比，弹性可拉伸电子设备突破刚性基底和刚性功能层（如：导电层、介质层等）的限制，可以在外部形变状态下保持正常工作，如拉伸、压缩、弯折、扭转等。然而，实现可拉伸电子器件的重点与难点之一在于：如何赋予其导电功能材料可拉伸特征。针对上述问题，电子、材料、物理等相关领域的研究人员基于学科交叉与融合，提出了一种极具潜力的应对策略，即复合物工程。通过将本身不具备弹性可拉伸性的导电功能材料与弹性可拉伸聚合物进行复合，制备弹性可拉伸导电复合物，构建弹性可拉伸电子器件及智能微系统。

文章亮点

图1. 硅胶基导电复合物用于弹性可拉伸电子器件：选材、制备、应用

近日，电子科技大学张晓升教授在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了基于硅胶基导电复合物的弹性可拉伸电子器件及智能微系统的前沿综述，系统阐述了硅橡胶基导电复合材料（SRCC）用于弹性可拉伸电子器件的最新研究进展。首先，本文介绍了硅胶基导电复合物的导电机理，详细研究了硅胶基导电复合物的两种基本导电机制，即渗流理论和量子隧穿。其次，本文总结了硅胶基导电复合物的合成方法，重点介绍了四种典型的合成方法，即共混法、渗透法、离子注入法和原位形成法。最后，本文综述了硅胶基导电复合物的功能应用，作为可拉伸导体、电极或敏感材料等构建弹性可拉伸功能器件，详细总结了硅胶基导电复合物用于弹性可拉伸导体、弹性可拉伸微纳能源采集器、弹性可拉伸传感器、弹性可拉伸天线和弹性可拉伸晶体管的典型实例。

图2. 展望：弹性可拉伸电子器件构建“功能+供能”复合集成智能微系统

总结/展望

本文综述了硅胶基导电复合物用于弹性可拉伸电子器件及智能微系统的最新研究进展，包括其导电机理、合成方法和功能应用。作为展望，本文提出了“功能+供能“一体化集成的弹性可拉伸智能微系统：基于多个不同功能（即传感、供电、传输和互连等）的弹性可拉伸电子器件，搭建感知传感模块、微纳能量采集与供能模块和信号处理与响应模块，最终实现功能供能复合集成的弹性可拉伸智能微系统。

相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，电子科技大学博士研究生邓海涛为文章的第一作者，张晓升教授为通讯作者。

通讯作者信息

张晓升 教授

张晓升教授： 长期在微纳电子机械系统(MEMS/NEMS)领域开展研究工作，在批量化微纳复合制造、新型微纳电子器件、自驱动智能微纳系统等重要前沿方向上开展了深入的研究工作，取得了一系列创新研究成果，解决了微纳电子器件系统的可控制造和集成一体化的若干难题。张晓升教授在国际学术刊物上共发表论文60余篇，论文已被SCI他引2500+次，其中第一/通讯作者ESI高被引论文3篇。在领域内重要学术会议上作报告30余次(包括IEEE Power MEMS 2021大会报告，TRANSDUCERS、MEMS、IEEE SENSORS、IEEE ICET等特邀/口头报告)，授权发明专利30余项，受Springer和Wiley邀请出版英文专著2本，荣获中国电子学会优秀博士学位论文等荣誉奖励20余项。此外，受邀担任Nat. Commun., ACS Nano, Nano Energy, ACS Appl. Mater. Interfaces等多个国际重要学术期刊的审稿人，以及受邀担任TRANSDUCERS 2019和IEEE NEMS 2017-2022技术委员会(TPC)委员及分会主席。作为项目负责人承担包括国家自然科学基金、创新特区重点项目、省科技厅重点研发计划、领军电子企业技术合作研发重点项目等在内10余项。

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