清華新聞網(wǎng)4月21日電 4月16日，清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心（以下簡稱“柔電中心”）策劃的《先進(jìn)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(xué)二校門和柔電中心標(biāo)志為設(shè)計元素，闡述柔性電子在生物醫(yī)療、腦機接口、物聯(lián)網(wǎng)等方面的潛在應(yīng)用。柔電中心主任、清華大學(xué)馮雪教授，美國四院院士約翰·羅杰斯（John A. Rogers）教授和新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授受邀擔(dān)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(shù)領(lǐng)域國際知名學(xué)者的前沿研究成果，將成為柔電中心建設(shè)國際一流柔性電子技術(shù)研究陣地、達(dá)到引領(lǐng)國際學(xué)術(shù)前沿和引領(lǐng)全球技術(shù)方向的重要載體。本次專刊聚焦柔性混合電子，清華大學(xué)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(lǐng)團(tuán)隊從材料設(shè)計、先進(jìn)制備工藝、信息-物理界面系統(tǒng)和新興應(yīng)用四個方面詳盡闡述了柔性混合電子的發(fā)展，為專刊貢獻(xiàn)了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(shù)字醫(yī)療》（“Flexible Hybrid Electronics for Digital Healthcare”）《在柔性顯示屏中新興的自發(fā)射技術(shù)》（“Emerging Self-Emissive Technologies for Flexible Displays”）《范德瓦爾斯外延的基于二維材料的III-氮化物半導(dǎo)體的柔性應(yīng)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(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計》“Mechanically-Guided Structural Designs in Stretchable Inorganic Electronics”。
圖1 《先進(jìn)材料》專刊《柔性混合電子》
尤政院士團(tuán)隊以“激光制備的石墨烯基柔性電子”為題，綜述闡述了激光制備石墨烯基柔性電子器件的最新進(jìn)展。論文詳細(xì)介紹了典型的基于各種石墨烯相關(guān)材料的激光制備的柔性電子器件，認(rèn)為在石墨烯預(yù)處理方法和激光微納加工技術(shù)的快速發(fā)展下，石墨烯基電子器件將會得到更快速的發(fā)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(xiàn)數(shù)字化醫(yī)療的基礎(chǔ)。馮雪教授團(tuán)隊發(fā)表的論文《柔性混合電子與數(shù)字醫(yī)療》從柔性混合電子技術(shù)在材料和結(jié)構(gòu)方法的發(fā)展歷史出發(fā)，總結(jié)了柔性混合電子實現(xiàn)的兩種主要途徑——通過材料的創(chuàng)新，發(fā)展本征具有柔性或者可延展的電子功能材料，或引入力學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。該論文系統(tǒng)地闡述了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(xué)器件、柔性類皮膚功能器件和柔性生化檢測器件等生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，總結(jié)了未來柔性異質(zhì)電子器件的研究中所要遇到的挑戰(zhàn)。
圖3 用于生理參數(shù)監(jiān)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(xué)器件、柔性類皮膚功能器件和柔性生化檢測器件
典型應(yīng)用包括：圖4所示的一種能夠在體溫驅(qū)動下自動攀爬至外周神經(jīng)束上的三維螺旋形纏繞電極，該電極極大方便了手術(shù)操作，降低了對神經(jīng)束的束縛。為外周神經(jīng)調(diào)控在治療癲癇，抑郁，心衰，假肢等提供了嶄新的思路；圖5所示的基于電化學(xué)雙通道的柔性無創(chuàng)血糖測量器件，通過離子導(dǎo)入的方式改變組織液滲透壓，調(diào)控血液與組織液滲透和重吸收平衡關(guān)系，驅(qū)使血管中的葡萄糖按照設(shè)計路徑主動、定向地滲流到皮膚表面，從而實現(xiàn)血糖的高精度測量。
圖4 基于柔性混合電子技術(shù)的自攀爬三維螺旋電刺激器件
圖5 基于柔性混合電子技術(shù)的柔性無創(chuàng)血糖測量器件
論文《在柔性顯示屏中新興的自發(fā)射技術(shù)》闡述了柔性顯示屏的三種自發(fā)射技術(shù)的最新進(jìn)展，包括發(fā)射活性材料、器件結(jié)構(gòu)和制造方法、柔性襯底和導(dǎo)電電極以及封裝技術(shù)。論文總結(jié)了快速的發(fā)展使得柔性發(fā)光器件效率的提高，并對柔性顯示領(lǐng)域的未來發(fā)展提出了建議，幫助研究人員對柔性顯示的新技術(shù)作全面的了解。
論文《范德瓦爾斯外延的基于二維材料的III-氮化物半導(dǎo)體的柔性應(yīng)用》概述了基于二維材料的III-氮化物不同生長方法的最新進(jìn)展，著重介紹了范德瓦爾斯外延和轉(zhuǎn)印技術(shù)，并討論了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，展望了柔性III-氮化物器件發(fā)展的未來和挑戰(zhàn)。
論文《在可拉伸無機電子中的機械引導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計》總結(jié)了應(yīng)用于可拉伸無機電子器件的各種結(jié)構(gòu)幾何，包括功能器件和柔性襯底的設(shè)計，重點介紹了基本原理、設(shè)計方法和系統(tǒng)演示。強調(diào)了3D可拉伸器件布局的空間集成策略以及闡述了遺留的挑戰(zhàn)和未來的機遇。
清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心成立于2017年9月，是清華大學(xué)在深化科研體制機制改革過程中，為推動學(xué)科交叉首批成立的跨學(xué)科交叉科研機構(gòu)之一。中心致力于挖掘柔性電子技術(shù)的科學(xué)問題和關(guān)鍵瓶頸技術(shù)，交叉融合校內(nèi)柔性電子的不同研究領(lǐng)域，志在于柔性顯示、柔性傳感、柔性集成器件與健康醫(yī)療等方向取得國際領(lǐng)先地位，并在柔性電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從基礎(chǔ)研究到技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的全鏈條式的發(fā)展。中心以建設(shè)國際一流柔性電子技術(shù)研究陣地為使命，為達(dá)到引領(lǐng)國際學(xué)術(shù)前沿，原創(chuàng)出一批柔性電子新概念新器件新方法，創(chuàng)立一批國際領(lǐng)先的研究方向，引領(lǐng)全球技術(shù)方向，突破柔性電子一系列關(guān)鍵技術(shù)，快速科研轉(zhuǎn)化，在國家重大需求領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用的目標(biāo)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
供稿：柔性電子技術(shù)研究中心
編輯：李華山
審核：程曦
