“电子纹身”是一种超薄电子传感器件，其厚度仅为传统电子器件的千分之一。这种类似纹身的电子设备可以完美贴合人体皮肤，无论在智能医疗还是人机交互领域都有极大应用前景，被认为是可穿戴设备的终极传感器形态。然而，由于其超薄的特性，目前的电子纹身制作方法对电子材料要求极高，因此绝大多数电子纹身器件都是基于单一电子材料实现单一传感功能。另一方面，传统多功能电子器件的制备往往需要对不同材料进行加工和组装，不同材料的机械性能差异常常导致其在拉伸、弯曲或扭曲时失效。最近，澳大利亚莫纳什大学程文龙教授团队采用金针菇状垂直纳米金线薄膜和程序化可控的局部裂纹技术，制备了一种基于单一电子材料的多功能电子纹身。
该种多功能电子纹身完全基于导电垂直纳米金线薄膜，研究人员通过在纳米金线表面制造纳米裂纹使其从应变不敏感的可拉伸导体转变为应变敏感的应变传感器。这种局部裂纹技术高度可控、可程序化。可以对裂纹位置、形状、尺寸、深度以及方向进行精准调控，从而实现应变传感、压力传感、以及应变方向传感等不同功能。例如，三个特定应变方向的识别传感器可以同时集成在一个简单的串联电路中，这些传感器由于裂纹方向不同对于不同方向的应变有不同响应。通过对响应进行实时解析可以获得应变大小以及方向等关键信息。同时，基于单一材料的多功能电子皮肤避免了多种活性材料界面机械不匹配的问题，无需焊接或粘合，只需将柔性蓝牙低能耗电子组件粘贴在纹身贴片下即可完成相应测试，电子纹身检测信号通过蓝牙组件可以与智能手机实现实时无线交互。
此外，研究人员通过可拉伸纳米金线电极的连接，将压力、应变、方向、温度、葡萄糖以及乳酸传感器同时集成在电子纹身器件中，实现了真正的实时、多通道、多信号检测。这种基于单一材料的多功能电子器件可以应用于检测人体重要生理特征如体温、汗液葡萄糖和乳酸浓度，以及微弱生理信号所引起的形变，如脉搏、心率、语音等等。该工作通过对单一电子材料进行加工与设计实现超薄，多功能的平面内柔性电子纹身，为下一代可穿戴电子器件的设计和发展提供了新的思路。
相关成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是莫纳什大学的龚舒博士。
Local Crack-Programmed Gold Nanowire Electronic Skin Tattoos for In-Plane Multisensor Integration
Shu Gong, Lim Wei Yap, Bowen Zhu, Qingfeng Zhai, Yiyi Liu, Quanxia Lyu, Kaixuan Wang, Mingjie Yang, Yunzhi Ling, Daniel T. H. Lai, Faezeh Marzbanrad, Wenlong Cheng*
Adv. Mater., 2019, 31, 1903789, DOI: 10.1002/adma.201903789
https://www.x-mol.com/university/faculty/67666
本文版权属于X-MOL（x-mol.com），未经许可谢绝转载！欢迎读者朋友们分享到朋友圈or微博！
长按下图识别图中二维码，轻松关注我们！
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
X-MOL资讯