鮑哲南Nature：世界首個！本征高頻可拉伸聚合物二極管

【研究背景】

隨著皮膚電子學領域的不斷發展，可拉伸/可穿戴仿生柔性電子器件逐漸走入人們的日常生活，在健康護理、運動生理監測等各個方面具有廣泛的應用潛力。近年來，本征可拉伸的導體和半導體的發展使得電子電路或光電器件具有高度的機械穩定性和皮膚適應性。然而，它們的工作頻率被限制在100 Hz以下?，遠低于許多應用所需的頻率，這極大地限制了它們在無線通信和遠程監測中的使用。

【成果簡介】

近日，美國斯坦福大學鮑哲南院士報告了一種基于可拉伸有機和納米材料的本質可拉伸二極管，其工作頻率高達13.56? MHz。該工作頻率對于使用射頻識別的軟傳感器和電致變色顯示像素的無線操作足夠高，其中基本載波頻率為6.78? ?MHz或13.56?? MHz。這是通過合理的材料設計和設備工程相結合實現的。具體地，作者開發了一種可伸縮陽極、陰極、半導體和集電器，能夠滿足高頻操作的嚴格要求。最后，通過集成可伸縮傳感器、電致變色顯示像素和天線來實現可拉伸無線標簽，展示了二極管的操作可行性。該工作是實現類似皮膚的可穿戴電子設備的增強功能和能力的重要一步。該文章近日以題為“High-frequency and intrinsically stretchable polymer diodes”發表在知名頂刊Nature上。

【圖文導讀】

圖一、高頻可伸縮二極管的結構與設計

圖二、基于AgNWs的可拉伸二極管的性能表征

圖三、可拉伸二極管的高頻操作

圖四、無線可拉伸傳感器和顯示系統

【全文總結】

綜上所述，作者通過材料和制造工藝設計以及可拉伸半導體、陽極、陰極和集流體的開發，成功地制造了高頻、本征可拉伸的二極管。該研究同時實現了良好的可拉伸性能和電氣性能，這對高頻二極管的運行和其他類型器件的開發至關重要，包括可拉伸發光器件、光伏器件和晶體管。此外，研究團隊還制造了一個皮膚上的無線可伸縮系統，通過顯示像素將來自傳感器的信號可視化。該可伸縮二極管預計將有助于實現未來的無線、高速、皮膚式個人醫療保健系統，用于預防醫學和遠程醫療。

文獻鏈接：High-frequency and intrinsically stretchable polymer diodes (Nature 2021, 600, 246–252)

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