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          清華大學柔電中心組織策劃的《先進材料》專刊正式出版

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            4月16日,清華大學柔性電子技術研究中心(以下簡稱“柔電中心”)策劃的《先進材料》(Advanced Materials)專刊《柔性混合電子》(“Flexible Hybrid Electronics”)正式出版,主封面以清華大學二校門和柔電中心標志為設計元素,闡述柔性電子在生物醫療、腦機接口、物聯網等方面的潛在應用。柔電中心主任、清華大學馮雪教授,美國四院院士約翰·羅傑斯(John A. Rogers)教授和新加坡南洋理工大學陳曉東教授受邀擔任本次專刊的共同特邀編輯。

            《柔性混合電子》專刊匯聚柔性電子技術領域國際知名學者的前沿研究成果,將成為柔電中心建設國際一流柔性電子技術研究陣地、達到引領國際學術前沿和引領全球技術方向的重要載體。本次專刊聚焦柔性混合電子,清華大學副校長尤政院士,柔電中心馮雪教授、段煉教授和羅毅教授等受邀帶領團隊從材料設計、先進制備工藝、信息-物理界面系統和新興應用四個方面詳盡闡述瞭柔性混合電子的發展,為專刊貢獻瞭5篇論文:《激光制備的石墨烯基柔性電子》(“Laser Fabrication of Graphene-Based Flexible Electronics”)《柔性混合電子與數字醫療》(“Flexible Hybrid Electronics for Digital Healthcare”)《在柔性顯示屏中新興的自發射技術》(“Emerging Self-Emissive Technologies for Flexible Displays”)《范德瓦爾斯外延的基於二維材料的III-氮化物半導體的柔性應用》“Van der Waals Epitaxy of III-Nitride Semiconductors Based on 2D Materials for Flexible Applications”和《在可拉伸無機電子中的機械引導的結構設計》“Mechanically-Guided Structural Designs in Stretchable Inorganic Electronics”。

          圖1 《先進材料》(Advanced Materials)專刊《柔性混合電子》

            尤政院士團隊以“激光制備的石墨烯基柔性電子”為題,綜述闡述瞭激光制備石墨烯基柔性電子器件的最新進展。論文詳細介紹瞭典型的基於各種石墨烯相關材料的激光制備的柔性電子器件,認為在石墨烯預處理方法和激光微納加工技術的快速發展下,石墨烯基電子器件將會得到更快速的發展。

          圖2:論文《激光制備的石墨烯基柔性電子》

            人體是巨大的信息融合體,包括生理電、光、聲、生化、機械變形等生理信號,獲取這些人體生理信息是實現數字化醫療的基礎。馮雪教授團隊發表的論文《柔性混合電子與數字醫療》從柔性混合電子技術在材料和結構方法的發展歷史出發,總結瞭柔性混合電子實現的兩種主要途徑——通過材料的創新,發展本征具有柔性或者可延展的電子功能材料,或引入力學結構的設計。該論文系統地闡述瞭柔性混合電子器件在柔性生理電器件、柔性光電器在件、柔性聲學器件、柔性類皮膚功能器件和柔性生化檢測器件等生物醫學方面的應用,總結瞭未來柔性異質電子器件的研究中所要遇到的挑戰。

            圖3. 用於生理參數監測的柔性混合電子:柔性生理電器件、柔性光電器件、柔性聲學器件、柔性類皮膚功能器件和柔性生化檢測器件

            典型應用包括:圖4所示的一種能夠在體溫驅動下自動攀爬至外周神經束上的三維螺旋形纏繞電極,該電極極大方便瞭手術操作,降低瞭對神經束的束縛。為外周神經調控在治療癲癇,抑鬱,心衰,假肢等提供瞭嶄新的思路;圖5所示的基於電化學雙通道的柔性無創血糖測量器件,通過離子導入的方式改變組織液滲透壓,調控血液與組織液滲透和重吸收平衡關系,驅使血管中的葡萄糖按照設計路徑主動、定向地滲流到皮膚表面,從而實現血糖的高精度測量。

          圖4. 基於柔性混合電子技術的自攀爬三維螺旋電刺激器件

          圖5. 基於柔性混合電子技術的柔性無創血糖測量器件

            論文《在柔性顯示屏中新興的自發射技術》闡述瞭柔性顯示屏的三種自發射技術的最新進展,包括發射活性材料、器件結構和制造方法、柔性襯底和導電電極以及封裝技術。論文總結瞭快速的發展使得柔性發光器件效率的提高,並對柔性顯示領域的未來發展提出瞭建議,幫助研究人員對柔性顯示的新技術作全面的瞭解。

            論文《范德瓦爾斯外延的基於二維材料的III-氮化物半導體的柔性應用》概述瞭基於二維材料的III-氮化物不同生長方法的最新進展,著重介紹瞭范德瓦爾斯外延和轉印技術,並討論瞭用作釋放層的不同類型的2D材料(石墨烯、六角氮化硼和過渡金屬二硫化物)的各種嘗試,展望瞭柔性III-氮化物器件發展的未來和挑戰。

            論文《在可拉伸無機電子中的機械引導的結構設計》總結瞭應用於可拉伸無機電子器件的各種結構幾何,包括功能器件和柔性襯底的設計,重點介紹瞭基本原理、設計方法和系統演示。強調瞭3D可拉伸器件佈局的空間集成策略以及闡述瞭遺留的挑戰和未來的機遇。

            清華大學柔性電子技術研究中心成立於2017年9月,是清華大學在深化科研體制機制改革過程中,為推動學科交叉首批成立的跨學科交叉科研機構之一。中心致力於挖掘柔性電子技術的科學問題和關鍵瓶頸技術,交叉融合校內柔性電子的不同研究領域,志在於柔性顯示、柔性傳感、柔性集成器件與健康醫療等方向取得國際領先地位,並在柔性電子領域實現從基礎研究到技術成果轉化的全鏈條式的發展。中心以建設國際一流柔性電子技術研究陣地為使命,為達到引領國際學術前沿,原創出一批柔性電子新概念新器件新方法,創立一批國際領先的研究方向,引領全球技術方向,突破柔性電子一系列關鍵技術,快速科研轉化,在國傢重大需求領域實現應用的目標而不斷努力。

            專刊鏈接:

            https://onlinelibrary.wiley.com/toc/15214095/current

            論文鏈接:

            Laser Fabrication of Graphene-Based Flexible Electronics

            https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901981

            Flexible Hybrid Electronics for Digital Healthcare

            https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902062

            Emerging Self-Emissive Technologies for Flexible Displays

            https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902391

            Van der Waals Epitaxy of III-Nitride Semiconductors Based on 2D Materials for Flexible Applications

            https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903407

            Mechanically-Guided Structural Designs in Stretchable Inorganic Electronics

            https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902254