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科学家研制出可拉伸全橡胶的新型传感器器件
在新一期美国《科学进展》杂志上，美国休斯敦大学华人科学家余存江助理教授课题组发表报告说，他们在柔性可拉伸电子领域取得新突破，研制出了可拉伸的橡胶半导体和导体材料，并利用这些材料制成全橡胶晶体管、传感器和机器人皮肤。
基于半导体纳米纤维和硅橡胶的复合橡胶半导体材料。图片来自《科学进展》杂志。
课题组研制的全橡胶的温度、压力等传感器及特性分析。图片来自《科学进展》杂志。
利用橡胶电子器件制成的机器人皮肤。图片来自《科学进展》杂志。
基于半导体纳米纤维和硅橡胶的复合橡胶半导体材料。图片来自《科学进展》杂志。
余存江说，柔性可拉伸电子在健康监测、医疗植入、人造皮肤及人机交互等领域应用前景广阔，但目前电子材料尤其是半导体材料大多不可拉伸，因此人们主要通过将这些材料设计出特殊结构来实现可拉伸的目的，如褶皱、蛇形或弹簧等，但这些方法存在工艺复杂、结构可靠性差、制作成本高等缺点。
余存江课题组转而在材料本身下功夫，设计并制备出基于半导体纳米纤维和硅橡胶的复合橡胶半导体材料。这些橡胶半导体不仅具有优良的机械拉伸性，还具有良好的半导体电特性，可在拉伸50%的情况下正常工作。此外，他们还开发另外一种复合材料制备法，用金、银等金属与橡胶材料制备出能拉伸的橡胶金、橡胶银等橡胶导体材料。
课题组研制的全橡胶的温度、压力等传感器及特性分析。图片来自《科学进展》杂志。
利用这些橡胶电子材料，课题组成功制成了全橡胶晶体管以及全橡胶的温度、压力等传感器。全橡胶晶体管同样可在拉伸50%的情况下正常工作，各种传感器也具有良好的感测性能。
利用橡胶电子器件制成的机器人皮肤。图片来自《科学进展》杂志。
目前，课题组还成功利用这些橡胶电子器件制成机器人皮肤，并实现机器人手感测环境以及翻译哑语手势的功能。
余存江说，总的来说，全橡胶电子器件继承了橡胶材料的机械性质，不仅具有优良的可拉伸延展性、良好的电性能和高结构可靠性，还具有制作工艺简单、适合大规模制造、成本低的优点。可以预见，全橡胶电子将推动新一代柔性电子的技术革新。
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