柔性可穿戴電子器件、傳感器、軟體機(jī)器人和人工智能，因?yàn)槠鋺?yīng)用性廣、實(shí)用性強(qiáng)，逐漸在日常生活中嶄露頭角，同時(shí)也成為科學(xué)界和工業(yè)界共同青睞的新興領(lǐng)域。此外，因?yàn)楝F(xiàn)代人們對(duì)于健康生活日益增長(zhǎng)的需求，可穿戴電子器件、柔性電子科技等研究在生命健康領(lǐng)域頗受歡迎，如，智能手表，運(yùn)動(dòng)手環(huán)，心臟起搏器等等，已經(jīng)成為監(jiān)護(hù)身體健康生物信號(hào)的重要護(hù)航者，具有非常廣闊的產(chǎn)業(yè)前景。為此，奇物論編輯部對(duì)該領(lǐng)域的研究也進(jìn)行特別關(guān)注，并對(duì)上周相關(guān)研究進(jìn)行歸納總結(jié)，以供科研界和產(chǎn)業(yè)界相互交流，促進(jìn)科技發(fā)展！上周中，總共收集8篇關(guān)于可穿戴設(shè)備、柔性器件、傳感器、電子皮膚等等相關(guān)研究進(jìn)展，重點(diǎn)推薦的是來自南京工業(yè)大學(xué)黃維院士等人的關(guān)于利用魚鱗制備的柔性電致發(fā)光器件，更低耗的植入器件以及VR改善眼睛斜視問題。
1. 黃維院士等ACS Nano：綠色可持續(xù)！魚鱗用于柔性電致發(fā)光器件
2. Nature Materials：更快、更穩(wěn)、更低耗的體內(nèi)植入器件
3. Science子刊：VR可穿戴器件治療眼睛斜視和會(huì)聚不足
在過去的幾十年里，各種交流電致發(fā)光(ACEL)器件，特別是柔性ACEL器件已經(jīng)被開發(fā)出來，并應(yīng)用于平板顯示、大規(guī)模裝飾、標(biāo)識(shí)顯示照明、光信號(hào)等。ACEL器件通常使用透明塑料作為基板，但透明塑料不能降解，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。有鑒于此，南京工業(yè)大學(xué)黃維院士、劉舉慶和于海東等研究人員，開發(fā)了一種基于透明魚膠(FG)薄膜的柔性瞬態(tài)ACEL器件。
XiaopanZhang, et al. Sustainable and Transparent Fish Gelatin Films for FlexibleElectroluminescent Devices. ACS Nano, 2020.
DOI：10.1021/acsnano.9b09880
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b09880
生物電子器件必須快速、靈敏，才能與神經(jīng)組織產(chǎn)生的快速、低振幅信號(hào)相互作用。它們還應(yīng)具有生物相容性和柔軟性，并應(yīng)在生理環(huán)境中表現(xiàn)出長(zhǎng)期穩(wěn)定性。于此，哥倫比亞大學(xué)Dion Khodagholy和Jennifer N. Gelinas等人基于可逆氧化還原反應(yīng)和導(dǎo)電聚合物通道內(nèi)的水合離子庫(kù)，開發(fā)了一種增強(qiáng)模式的內(nèi)部離子門控有機(jī)電化學(xué)晶體管（e-IGT），可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行并縮短離子傳輸時(shí)間。
Cea, C., et al. Enhancement-mode ion-based transistor as acomprehensive interface and real-time processing unit for in vivoelectrophysiology. Nat. Mater. (2020).
https://doi.org/10.1038/s41563-020-0638-3
在智能手機(jī)時(shí)代，隨著越來越多的人長(zhǎng)時(shí)間在近距離使用電子設(shè)備，眼部疾病正以越來越快的速度影響著我們。在年輕用戶中，這個(gè)問題尤為重要，因?yàn)樗麄冊(cè)诤苄〉哪挲g就開始過度使用智能設(shè)備，從而導(dǎo)致斜視或會(huì)聚不足。
電子封裝和圖像處理技術(shù)的最新進(jìn)展為基于光學(xué)的便攜式眼動(dòng)追蹤方法打開了可能性，但是技術(shù)和安全障礙限制了面向可穿戴應(yīng)用的安全實(shí)現(xiàn)。于此，喬治亞理工學(xué)院Woon-Hong Yeo等人介紹了一種完全可穿戴的無(wú)線軟電子系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過整合皮膚的傳感器和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）系統(tǒng)，提供了便攜式，高度靈敏的眼睛運(yùn)動(dòng)（聚散度）跟蹤。
這也是第一項(xiàng)使用可穿戴軟電子設(shè)備的眼部聚散度研究，并結(jié)合VR環(huán)境對(duì)眼部疾病的便攜式治療方法進(jìn)行了散度分類。
MishraS, et al. Soft, wireless periocular wearable electronics for real-timedetection of eye vergence in a virtual reality toward mobile eye therapies.Science Advances. 2020;6(11):eaay1729.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay1729
4. Adv. Sci.: 金屬有機(jī)框架助力透明電子監(jiān)測(cè)器
復(fù)旦大學(xué)孫正宗和武漢大學(xué)鄧鶴翔合作報(bào)道了通過外延生長(zhǎng)法在單層石墨烯（single-layergraphene）材料表面上生長(zhǎng)MOF材料，并測(cè)試了這種材料在監(jiān)測(cè)NH3中的應(yīng)用。
Jie Wu, et al., Metal–OrganicFramework for Transparent Electronics，Adv. Sci. 2020,1903003，DOI: 10.1002/advs.201903003
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201903003
人機(jī)界面、智能眼鏡、觸摸屏和一些電子皮膚需要高度透明和靈活的壓力傳感元件。柔性壓力傳感器通常采用微結(jié)構(gòu)或多孔活性材料來提高其靈敏度和響應(yīng)速度。然而，微結(jié)構(gòu)或小孔將導(dǎo)致器件的高霧度和低透明度，因此在柔性壓力傳感器或電子皮膚中同時(shí)平衡靈敏度和透明度是具有挑戰(zhàn)性的。
有鑒于此，南方科技大學(xué)Chuan Fei Guo、王泉、張進(jìn)等研究人員，對(duì)于由夾在兩個(gè)透明電極之間的多孔聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜組成的電容型傳感器，通過在孔隙中填充與PVDF具有相同折射率的離子液體來解決挑戰(zhàn)。
QingxianLiu, et al. Highly Transparent and Flexible Iontronic Pressure Sensors Based onan Opaque to Transparent Transition. Advanced Science, 2020.DOI：10.1002/advs.202000348https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202000348
基于壓電的可穿戴電子設(shè)備在人體生理監(jiān)測(cè)、疾病預(yù)測(cè)、診斷和康復(fù)方面具有潛在的應(yīng)用前景。然而，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的兼容性和對(duì)復(fù)雜微妙的生理信號(hào)的精確監(jiān)測(cè)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。有鑒于此，西南交通大學(xué)楊維清、鄧維禮等研究人員，通過在電紡PVDF納米纖維表面外延生長(zhǎng)ZnO納米棒(NRs)制備了三維層次化互鎖PVDF/ZnO納米纖維壓電傳感器，使得基于纖維的生理監(jiān)測(cè)電子器件具有良好的柔韌性和高透氣性。
Tao Yang, et al. Hierarchically StructuredPVDF/ZnO Core-shell Nanofibers for Self-powered Physiological MonitoringElectronics. Nano Energy, 2020.
DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104706
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520302639
盡管柔性和多功能的紡織品電子產(chǎn)品在可穿戴設(shè)備方面前景看好，但在不犧牲紡織品固有的柔韌性和透氣性的情況下，將優(yōu)異的導(dǎo)電性無(wú)縫地集成到紡織品中仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。有鑒于此，青島大學(xué)曲麗君、Xiansheng Zhang等研究人員，制備了垂直互連的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，是基于經(jīng)緯紗交織的機(jī)織棉織物的網(wǎng)狀模板構(gòu)建的。
Xiansheng Zhang, et al. FlexibleMXene-Decorated Fabric with Interwoven Conductive Networks for Integrated JouleHeating, Electromagnetic Interference Shielding, and Strain SensingPerformances. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020.DOI：10.1021/acsami.0c01182https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c01182
柔性壓力傳感是被測(cè)物體在潛在應(yīng)用中具有優(yōu)良的傳感性能和靈巧的操作能力所必需的。特別是，實(shí)時(shí)測(cè)量和辨別力的方向、接觸面和接觸位置的能力對(duì)于具有觸覺反饋的機(jī)器人至關(guān)重要。有鑒于此，復(fù)旦大學(xué)盧紅亮和中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王家成等研究人員，采用化學(xué)氣相沉積法制備了三維彈性多孔碳納米管(CNT)海綿，并將其成功應(yīng)用于壓阻式傳感器。
Xue-Feng Zhao, et al. Ultrahigh-SensitiveFinlike Double-Sided E-Skin for Force Direction Detection. ACS AppliedMaterials & Interfaces, 2020.
DOI：10.1021/acsami.9b23110https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b23110
