可穿戴、可植入柔性电子器件在生物医学诊断和治疗中有着巨大的应用前景，该类医用柔性电子器件需要可拉伸/可弯曲并具有高透明度、高灵敏度、优异的生物相容性等特性，而且非侵入性和微型化是其发展的趋势。超薄柔性电子器件能够与粗糙的皮肤表面保持良好的接触，实现皮肤共形（也就是完全适应皮肤），因此诸多科学家通过在柔性基底上构筑温敏性等微针传感阵列，实现皮肤表面温度、湿度、pH、葡萄糖等各种身体活动信号的收集，从而进行人体生理指标的跟踪监测（点击阅读相关：报道一、报道二、报道三）。但是，该方法所涉及的柔性电子器件构筑，往往需要繁琐的步骤（如多步光刻）、苛刻的制备环境（如真空、高温等）以及昂贵的设备等，这些都严重制约了柔性皮肤电子器件的大规模制备和普及应用。
近日，韩国成均馆大学（SKKU）Changhyun Pang教授团队和韩国科学技术院（KAIST）Sang Ouk Kim教授研究团队，巧妙的利用石墨烯纳米片溶液的马兰戈尼对流效应，实现了高分辨率、皮肤共形、柔性应变传感电子器件的一步法简便、高效制备。此外，自组装制备的石墨烯纳米片导电网络（GNN）能够进行不同形状聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性基底上的简便转移，满足不同使用环境（身体部位）的要求。
基于马兰戈尼效应进行GNN的大面积制备及转移。图片来源：Adv. Mater.
该方法所制备的GNN，其导电性和透明度可以通过调控溶液组成和转移的层数进行简便调控。GNN转移到图案化基底上后，采用薄PDMS涂层进行封装，整个器件展现出高灵敏度（最大应变系数GF ～1697）、类皮肤柔性（<48%）以及优异的机械稳定性（可循环弯曲超过105次）。
基于GNN的传感器件性能表征及调控。图片来源：Adv. Mater.
该无线、高度皮肤共形的柔性传感器件能够进行桡动脉/颈动脉搏动、呼吸、手部运动等各种生理活动信号的检测。此外，研究团队进一步将GNN传感阵列构筑到人造血管和橡皮气囊等仿生理环境的3D曲面基底上，表面采用具有生物相容性的防水聚合物涂层进行封装，柔性传感器件同样展现出优异的柔韧性、生物相容性和高灵敏度。
GNN在3D曲面基底上的构筑及应用探索。图片来源：Adv. Mater.
——总结——
该论文通过马兰戈尼效应的巧妙运用，实现了GNN基皮肤共形、柔性传感器件的简便、高效制备，解决了传统柔性皮肤电子器件制备繁琐、成本高的瓶颈问题。在该研究中，GNN具有较低的生物毒性，同时通过表面采用PDMS涂层封装，使得器件整体具有优异的生物相容性。采用该类层状传感器件制备技术，研究团队进一步实现了球体（E-balloon）和人造血管（E-blood-vessel）等3D曲面基底机械/温度-敏感传感器件的构筑。该研究作为一种高效、低成本的传感器件制备技术，在心血管和心脏疾病的诊断和治疗方面展现出较大的应用前景。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Microtopography-Guided Conductive Patterns of Liquid-Driven Graphene Nanoplatelet Networks for Stretchable and Skin-Conformal Sensor Array
Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201606453
（本文由甲子湖供稿）
推荐阅读
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”，参加讨论
