美國時間2020年4月27日，美國科學院宣布選舉120名新成員和26名外籍院士，以表彰他們持續的原創性研究。
此次新增選美國科學院院士中，中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風院士成功當選美國科學院外籍院士，6位華人教授當選美國科學院院士，分別為HowardChang、程亦凡（Yifan Cheng）、黃永剛（YonggangHuang）、華泰立（Terence Hwa）、 曹穎（DorisY. Tsao）和楊麗笙（Lai-Sang Young）
其中，值得注意的是，就在4天前，4月23日，黃永剛教授當選了美國藝術與科學院院士。另外，他還是歐洲科學與藝術院院士（2010），美國國家工程院院士（2017）、歐洲科學院院士（2017）、中國科學院外籍院士（2017），成為名副其實的六院院士！
以下，奇物論編輯部針對黃永剛教授的代表性成果（Nature、Science）進行歸納總結，供大家學習和交流：（注：由于學識有限，如有表述不當和錯選或漏選，歡迎批評指正）
1. Science:可拉伸形式的單晶硅，用于橡膠基材上的高性能電子產品
制造了一種可拉伸形式的硅，由亞微米單晶元素組成，這些元素結構成具有微尺度，周期性，波狀幾何形狀的形狀。當由彈性體基材支撐時，這種“波狀”硅可以可逆地拉伸和壓縮到較大的應變水平，而不會損壞硅。波的幅度和周期變化以適應這些變形，從而避免硅本身的顯著應變。直接與硅集成的電介質，摻雜劑圖案，電極和其他元素產生完全成型的高性能“波狀”金屬氧化物半導體場效應晶體管，p-n二極管和其他可用于電子電路的器件拉伸或壓縮到同樣大的應變水平。
Khanget al., “A stretchable form of single crystal silicon for high performanceelectronics on rubber substrates,” Science, v 311, pp 208-212, 2006.
DOI:10.1126/science.1121401
https://science.sciencemag.org/content/311/5758/208
2. Science:可拉伸和可折疊硅集成電路
已經使用導電有機材料開發了柔性電子產品，但是它們的性能比無機材料差很多。John A. Rogers和黃永剛等人已經開發出一種將硅的納米帶與塑料或橡膠狀薄基材結合在一起的方法，可以在不犧牲電子性能的情況下創建堅固，靈活且可彎曲的電子產品。其設計的關鍵特征是，電子設備層位于中性彎曲平面中，即使整個設備非常彎曲，該彎曲平面也幾乎不會受到應變。
Kimet al., "Stretchable and foldable silicon integrated circuits,"Science, v 320, pp 507-511, 2008
DOI:10.1126/science.1154367
https://science.sciencemag.org/content/320/5875/507
3. Nature：基于可壓縮硅光電的半球形電子眼攝像機
人眼是出色的成像設備，具有許多吸引人的設計特征。其中最突出的是半球形檢測器幾何形狀，類似于許多其他生物系統中發現的幾何形狀，它利用簡單，少成分的成像光學元件就可以實現寬視場和低像差。由于已經存在用于制造這樣的系統的圖案化，沉積，蝕刻，材料生長和摻雜方法的固有平面性質，因此使用已建立的光電技術極其難以實現這種類型的配置。于此，John A. Rogers和黃永剛等人報道了避免這些限制的策略，并將其實現以產生基于單晶硅的高性能半球形電子眼攝像機。
該方法使用以不尋常的二維可壓縮構造形成的晶圓級光電器件，以及能夠將最初用于制造該系統的平面布局轉換成半球形幾何形狀以最終實現的彈性傳遞元件。從一般意義上講，這些方法與對其相關力學的理論分析相結合，為將發達的平面設備技術集成到復雜曲線物體的表面上提供了實用的途徑，適用于傳統手段無法解決的各種應用。
Koet al., "A hemispherical electronic eye camera based on compressiblesilicon optoelectronics," Nature, v 454, pp 748-753, 2008
https://doi.org/10.1038/nature07113
4. Science：傳感器、電路和無線電的軟微流控組件用于皮膚
微電子技術的進步已經產生了高質量的器件，可以進行密集的信號收集或傳輸。John A. Rogers和黃永剛等人展示了如何制造一種類似于可拉伸電路板的軟穿戴系統，其中電子元件通過漂浮在高粘彈性聚合物中的薄而曲折的導電跡線電橋接。建立了一個能夠在皮膚上進行多信號生理傳感的完整軟電路，可用于健康監測或新生兒護理。
Xuet al., “Soft microfluidic assemblies of sensors, circuits and radios for theskin,” Science, v 344, pp 70-74, 2014.
DOI:10.1126/science.1250169
https://science.sciencemag.org/content/344/6179/70
5. Science：將材料和設備從2D彈出到3D
彎曲的，薄的，柔性的復雜三維（3D）結構可能很難在小規模的規模上制造。John A. Rogers、Yihui Zhang和黃永剛等人開發了一種巧妙的設計策略，用于復雜幾何3D介觀結構的微細加工，這種構想源自原始平面結構布局的平面外屈曲。力學上的有限元分析使設計兩個2D圖案成為可能，然后將其在多個點附著到先前應變的基板上。基板的松弛導致圖案化材料屈服和彎曲，從而產生其3D形狀。
Xuet al., “Assembly of micro/nanomaterials into complex, three-dimensionalarchitectures by compressive buckling,” Science, v 347, pp 154-159, 2015.
DOI:10.1126/science.1260960
https://science.sciencemag.org/content/347/6218/154
6. Nature：皮膚集成的無線觸覺界面，用于VR和AR
美國西北大學黃永剛院士和John A·Rogers院士等人首次實現將復雜的觸摸感融合到VR和AR中。他們發展了一種無線，無電池的電子系統平臺和觸覺界面，能夠輕柔地層壓在皮膚的曲面上，以通過時空可編程的局部機械振動模式來傳遞信息。觸覺致動器通過無線供電和控制，以及能壓層貼合任何類型皮膚，使其具有低耗能和安全便捷性。
Yu,X., et al. Skin-integrated wireless haptic interfacesfor virtual and augmentedreality. Nature 2019，575, 473–479.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1687-0
另外，以下為黃永剛教授作為共同作者發表的Nature、Science。
黃永剛院士簡介：
黃永剛，固體力學家。現任美國西北大學冠名講席教授、歐洲科學與藝術院院士（2010），美國國家工程院院士（2017）、美國國家科學院院士（2020）、美國藝術與科學院院士（2020）、歐洲科學院院士（2017）、中國科學院外籍院士（2017）。
黃永剛研究材料和電子器件的力學行為，主要科技成就包括:
1) 開創了可延展無機電子器件領域：可延展電子器件能更好適應下一代電子產品便攜性、形狀可變性、人體適用性等需求，在健康醫療、軍事國防等領域有戰略性應用，是現代信息領域革新性發展方向。無機微電子材料雖可突破有機半導體材料性能瓶頸，但受變形易損和剛性基底制備的限制，使其可延展化極具挑戰。他基于力學原理原創出可延展無機電子器件的分形互聯導線、硅應變隔離設計等新概念，創立定量化設計理論和制備方法，使功能無機材料在器件大變形時保持很小應變，實現超過300%的器件延展率，極大拓展了器件應用范圍，開辟出電子眼相機、表皮電子等多種全新器件，相關專利被工業界用于研發生產多種柔性健康監測產品。
2) 創立了基于微觀機制的應變梯度理論：傳統塑性理論無法解釋材料硬度在微納米尺度的變化。他創立基于微觀機制的應變梯度理論體系，成功解釋納米壓痕實驗尺度效應，成為該類實驗的技術標準，被來自54個國家幾百所大學、研究機構和公司所采用并廣泛應用于微納米力學性能測定。上述成果奠定并拓展了現代力學研究前沿，產生廣泛而重要的學術影響。
目前，黃永剛教授出版了2本書和500多篇期刊論文，其中10篇發表在Science雜志上，5篇發表在Nature雜志上。其研究工作被ABC、BBC、Discover等媒體多次報道。自2010年以來所獲研究獎項包括ASME頒發的2010年理查茲獎、2013年德魯克獎章、2016年Nadai獎章以及2019年瑟斯頓講座獎，此外獲得獎項包括2017年工程科學學會普拉格獎章，2018年Bazant獎章，2019年美國土木工程師學會卡門獎章。
參考來源：
黃永剛教授課題組網站：https://www.mccormick.northwestern.edu/research-faculty/directory/profiles/huang-yonggang.html
