最浪漫的愛情，最頂級的paper——段鑲鋒/黃昱夫婦再發Science：具有自適應性和透氣性的高度可拉伸范德華電子薄膜

【研究背景】

電子系統與不規則軟物體的集成對于許多新興技術來說越來越重要，如物聯網電子技術和生物電子技術，它們可用于監測動態生物體，以及在個性化醫療和遠程健康的背景下診斷和治療人類疾病。生物電子學的實施取決于許多不同尋常的材料和設備特性，包括電子性能、機械靈活性、拉伸性或延展性，以確保與動態演變的微觀表面形貌形成一致且適應性強的界面；以及生物體與其周圍環境之間氣體和營養物交換的滲透性或透氣性，以減少對自然生物功能的干擾。傳統的硬電子材料在導電性、機械響應、滲透性和環境適應性方面表現出與軟生物組織固有的不匹配，而有機或復合半導體薄膜可以制成可拉伸或保形，但在典型的潮濕生物環境中，通常表現出不足的電子性能或有限的穩定性。此外，傳統無機膜或有機薄膜通常在超薄獨立式結構中表現出有限的機械穩定性，而聚合物基底通常要厚得多（>>1μm），具有較大的彎曲剛度，對動態演化的生物結構適應性差。

【成果簡介】

近日，加州大學洛杉磯分校的段鑲鋒/黃昱夫婦聯合報道了由無鍵范德華界面的交錯二維納米片構成的范德華薄膜的設計，通過旋轉涂覆含有半導體材料薄片的薄膜，形成了大約10納米厚的自支撐薄膜。這些薄膜具有交錯納米片之間的滑動和旋轉自由度，以確保機械拉伸性和延展性，以及納米通道的滲透網絡，賦予透氣性和透氣性。由于與軟生物組織具有良好的機械匹配性，獨立式薄膜可以自然適應局部表面地形，并與具有高度共形界面的生物體無縫融合，使生物體具有電子功能，包括葉柵和皮膚柵晶體管。皮膚柵晶體管允許高保真監測和局部放大皮膚電位和電生理信號。因此，VDWTF可以作為多功能電子膜發揮作用，積極適應環境，同時保留足夠的電子性能用于傳感、信號放大、處理和通信。該文章近日以題為“Highly stretchable van der Waals thin films for adaptable and breathable electronic membranes”發表在知名頂刊Science上。

【圖文導讀】

圖一、不可拉伸膜和可拉伸膜的對比

圖二、VDWTFS和CVDTFS的材料特征

圖三、葉柵VDWTF晶體管

圖四、皮膚柵VDWTF晶體管

圖五、用于監測瞬態皮膚電位的皮膚柵VDWTF晶體管

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【全文總結】

綜上所述，作者報道了由二維納米片組裝而成的機械堅固的獨立式VDWTF，用于高度可伸縮、適應性強、保形和透氣的薄膜電子設備。納米片之間的無鍵范德華界面能夠實現滑動和旋轉自由度，從而提供非凡的機械靈活性、延展性和延展性。交錯納米片結構還具有納米通道的滲濾網絡，具有優異的滲透性或透氣性。超薄的獨立式VDWTF結構堅固，與軟生物組織具有極好的機械匹配性，能夠自然適應微觀地形，并通過高度共形的界面直接與生物體整合，賦予生物體電子功能。因此，VDWTF可以作為多功能電子膜發揮作用，主動適應環境，同時保持足夠的電子性能，用于傳感、信號放大、處理和通信。

文獻鏈接：Highly stretchable van der Waals thin films for adaptable and breathable electronic membranes (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abl8941)

本文由大兵哥供稿。

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