电子皮肤再次登顶Science，小学生都能做的合成步骤！

皮肤电子设备（电子皮肤）是一组安装在皮肤上的设备，其机械性能可与人类皮肤相媲美。它们已部署在各种应用中，例如生物医学设备、人机界面以及虚拟或增强现实设备。人类触觉的特性，包括对温度、压力或表面粗糙度差异的高度敏感性，很难在机器人技术中复制，因为皮肤材料必须具有高导电性、可拉伸性和厚度薄。皮肤电子产品的重要组成部分之一是超薄弹性导体，导电弹性纳米复合材料已被认为是可行的候选材料。尽管之前进行了研究，但关键挑战仍然存在，包括类金属导电性、高拉伸性、超薄厚度和易于图案化。通常，这些属性之间存在取舍，而这些目标尚未同时实现。

韩国基础科学研究所(IBS)纳米粒子研究中心Dae-Hyeong Kim和Taeghwan Hyeon（通讯作者）等人在Science发文，报道了高导电和弹性的纳米膜，可用于皮肤电子设备。

作者提出了一种浮组装方法来制造导电和弹性纳米膜。该方法使纳米材料能够在水-油界面进行紧凑组装，并将它们部分嵌入超薄弹性体膜中，这可以将施加的应变分布在弹性体膜中，从而即使在纳米材料的高负载下也能产生高弹性。

图1显示了描述纳米膜制造的示意图。它由三个步骤组成，包括（1）将含有纳米结构银和/或金以及弹性体的混合溶剂沉积到去离子水中，这导致一层纳米颗粒驻留在弹性体的界面涂层处、（2）添加表面活性剂使界面图层进一步致密、（3）干燥溶剂。纳米复合溶液由纳米材料、溶于水不混溶溶剂中的弹性体和乙醇组成。该工艺可应用于各种纳米材料，包括银纳米线（AgNWs）、银-金核-壳纳米线（Ag-AuNWs）、银纳米颗粒（AgNPs）和金纳米颗粒（AuNPs），以及各种弹性体，如聚（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯）（SEBS）、热塑性聚氨酯（TPU）和聚（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯）（SIS）。

此外，该结构允许冷焊和双层堆叠，从而具有高导电性。即使在使用光刻进行高分辨率图案化后，这些特性也能保留下来。可以用图案化的纳米膜制造多功能表皮传感器阵列。该过程是可扩展的，所得弹性体膜可以转移到其他基材上。

图文详情

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图1. 利用浮组装方法制备高导电和可拉伸的纳米膜

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图2. 纳米膜的结构和力学表征

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图3. 图形化纳米膜冷焊和堆焊后的电性能

文献信息

Highly conductive and elastic nanomembrane for skin electronics. Science 373(6558),1022-1026.

https://science.sciencemag.org/content/373/6558/1022

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