哈尔滨工业大学(深圳)|黄燕教授课题组Adv Sci综述：柔性电子的发展趋势：源于自然、超越自然、回归自然- 大数跨境

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哈尔滨工业大学(深圳)|黄燕教授课题组Adv Sci综述：柔性电子的发展趋势：源于自然、超越自然、回归自然

科学材料站

2020-09-07

导读：本文综述了柔性能源装置(电源)和柔性传感器(负载)的前沿进展，并强调了自然对多功能柔性电子产品开发的重要作用。柔性电子实现了自愈合、可拉伸/可压缩、自供电、环境感知等与自然相关的功能设计。

文章信息

柔性电子的发展趋势：源于自然、超越自然、回归自然

第一作者：王攀攀1，胡萌萌1

通讯作者：黄燕*

单位：哈尔滨工业大学（深圳）

研究背景

先进功能柔性电子产品的蓬勃发展离不开大自然的重要作用，大自然为其材料的选择、结构和功能设计提供了源源不断的灵感。在柔性电子的设计中，有的原材料、结构或功能设计来源于自然，有的功能甚至超越了自然，有的最终可被生物体吸收或可降解到自然中。

柔性电子的发展与自然的关系无疑是至关重要的。本文从自然的角度综述了柔性能源装置和柔性传感器的进展，为未来先进功能柔性电子的发展提供指导方向。

文章简介

近日，哈尔滨工业大学(深圳)黄燕教授课题组在国际顶级期刊Advanced Science (影响因子：15.548)上发表题为“The Evolution of Flexible Electronics: From Nature, Beyond Nature and To Nature”的综述论文。

作者从自然的角度综述了柔性电子的发展方向。首先从材料的选择、结构与功能的设计等方面介绍了与自然相关的柔性电子。然后，从源于自然、超越自然、回归自然三个方面综述了柔性电子技术的前沿进展，主要包括能源存储(电源)、传感器(负载)等单体部件，以引导现代电子技术与自然和谐发展的趋势。此外，论文讨论了下一代柔性电子产品面临的关键问题，为未来的发展方向提供可能的解决方案和新的见解。

该文章共同第一作者为哈尔滨工业大学(深圳)博士后王攀攀与硕士生胡萌萌，黄燕教授为本文通讯作者。

要点解析

要点一：源于自然的柔性电子的材料、结构与功能设计

图1. 柔性电子中从自然衍生的材料、受自然启发的结构和功能设计

柔性电子设备中与自然相关的材料主要可以分为两个方面: (a)具有良好的机械性能和功能的自然材料。(b)受自然界中的独特结构或功能启发的柔性电子产品。图1总结了柔性电子中自然衍生材料、受自然启发的结构和功能的典型例子。

要点二：源于自然、超越自然和回归自然的柔性能源装置: 自愈合、可伸缩/压缩、生物可降解/可吸收

图2. 一体式超级电容器

源自人类皮肤神奇的自愈能力，自愈合柔性能源装置的开发将极大提高电子产品的可靠性和使用寿命；可拉伸/压缩性是皮肤的特征之一，通过采用各种新型材料和结构设计，获得优异延展性或压缩性的柔性器件，其性能远超越自然；可降解或可吸收的能源装置将减轻电子垃圾所造成的环境问题。图2为我们课题组开发的具有自愈性、自愈后可拉伸、充分利用后可生物降解的一体式超级电容器，代表了源于自然、超越自然和回归自然的绿色过程，对柔性电子器件和植入式电子设备的开发具有重要的指导意义。

要点3：源于自然、超越自然和回归自然的柔性传感器: 环境监测、自供电、生物可降解/吸收

图3. 柔性传感器功能：源于自然和超越自然

柔性传感器是可穿戴电子产品的重要组成部分，其大多数的功能设计与自然相关，包括来自于周围环境刺激，具有环境监测功能的柔性传感器、自供电柔性传感器、可降解或可吸收的柔性传感器等。图3为与自然相关的代表性柔性传感器功能。

结论

本文综述了柔性能源装置(电源)和柔性传感器(负载)的前沿进展，并强调了自然对多功能柔性电子产品开发的重要作用。柔性电子实现了自愈合、可拉伸/可压缩、自供电、环境感知等与自然相关的功能设计，然而, 一些关键问题依然未得到解决，包括高度功能集成的柔性电子系统、多功能柔性燃料电池或太阳能电池、自然材料基础性能与扩展性能的平衡、完全绿色电子产品的实现等。通过对这些挑战的不断思考和解决，将进一步实现柔性电子技术和人类社会可持续发展的最终目标。

文章链接

The Evolution of Flexible Electronics: From Nature, Beyond Nature, and To Nature

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202001116

通讯作者介绍

黄燕教授，广东省杰出青年科学基金获得者。

研究工作主要围绕先进电化学能源材料的设计开发及其在柔性和可穿戴领域的应用研究。迄今为止已在Nature Commun.; Adv. Mater.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Energy Mater.; ACS Nano等国际权威期刊发表论文70余篇，被Nature Rev. Mater., Chem. Rev., Nature Commun., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed.等国际期刊评价和引用5000余次，15篇论文被入选为ESI高被引论文，H指数38。

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