原標(biāo)題：讓電子設(shè)備擁有“自愈”能力（創(chuàng)新匯）

韓國(guó)成均館大學(xué)與基礎(chǔ)科學(xué)研究所聯(lián)合團(tuán)隊(duì)近期在柔性電子領(lǐng)域取得突破：他們開發(fā)出一種自愈型半導(dǎo)體材料，其制成的電子元件不僅可拉伸、可重組，還能在受損后像生物組織一樣自我修復(fù)。這項(xiàng)技術(shù)可為下一代可穿戴與可植入醫(yī)療設(shè)備開辟新思路。

由于機(jī)械疲勞、外部沖擊、環(huán)境侵蝕等因素，現(xiàn)有的柔性電子元件一旦受損，往往就會(huì)逐漸失去功能，需整體更換。此次韓國(guó)團(tuán)隊(duì)利用具有優(yōu)異絕緣性和生物相容性的自愈聚合物基板，開發(fā)出具備柔韌性和自愈能力的柔性晶體管與電路。測(cè)試結(jié)果顯示，這些晶體管在植入活體動(dòng)物體內(nèi)后，可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的電學(xué)性能?！熬w管的電極、半導(dǎo)體層、絕緣膜等所有核心組件均以自愈合高分子材料構(gòu)建，即使受損也能自行復(fù)原機(jī)械、電氣特性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作?！表n國(guó)成均館大學(xué)電子電氣工程系教授孫東熙在接受本報(bào)記者采訪時(shí)表示。

該技術(shù)還首次將自愈合特性從單一元器件拓展至模塊化電路系統(tǒng)。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化的自愈合晶體管、觸覺傳感器和微型發(fā)光單元，可像“電子樂高”一樣自由拆解、重新組合，按需構(gòu)建傳感器陣列、邏輯電路甚至簡(jiǎn)易顯示系統(tǒng)。例如，可根據(jù)用戶的偏好或需求量身定制，也可以在性能顯著下降時(shí)利用即插即用附件進(jìn)行拆卸更換?！按饲半m然也有自愈合材料和單個(gè)元器件的研究，但將其擴(kuò)展到電路和模塊水平，整合成電子皮膚系統(tǒng)尚屬首次?！睂O東熙說(shuō)。

這一新材料在水中及動(dòng)物體內(nèi)環(huán)境也可保持性能穩(wěn)定。通常，柔性電子元件在水或體液中容易性能衰減，但該半導(dǎo)體在動(dòng)物體內(nèi)植入后，仍能穩(wěn)定工作一周以上，電學(xué)特性無(wú)明顯退化，已通過(guò)活體實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

對(duì)于自愈型半導(dǎo)體的未來(lái)應(yīng)用，孫東熙表示，其前景十分廣闊，尤其在醫(yī)療和健康領(lǐng)域潛力巨大。在神經(jīng)科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中，可開發(fā)高密度接口設(shè)備，監(jiān)測(cè)和處理大腦、脊髓、外周神經(jīng)及心臟組織產(chǎn)生的生物信號(hào)，有望應(yīng)用于腦神經(jīng)疾病治療、心律調(diào)控和器官移植后的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。在可穿戴設(shè)備方面，新一代電子皮膚將更加舒適、耐用，能根據(jù)用戶活動(dòng)或環(huán)境變化動(dòng)態(tài)調(diào)整電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)真正個(gè)性化的智能系統(tǒng)。此外，由于器件受損后可自行修復(fù)，無(wú)需頻繁更換，有助于減少電子垃圾，并降低醫(yī)療成本。

對(duì)于柔性電子技術(shù)的發(fā)展意義，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張珽表示，隨著以人形機(jī)器人等為載體的具身智能技術(shù)在全球范圍內(nèi)興起，以柔性觸覺傳感器、柔性生理電電極等為代表的一系列柔性電子器件，將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展并逐漸走向大規(guī)模應(yīng)用。但在實(shí)際的復(fù)雜或特定使用場(chǎng)景中，柔性的特征同樣也會(huì)帶來(lái)易損傷、易腐蝕、環(huán)境穩(wěn)定性差等問題，極大影響電子器件長(zhǎng)期使用效果及壽命。此次韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)受人體皮膚這一天然“柔性器件”啟發(fā)，研制具有模塊級(jí)水平的可拉伸、可重組、可自動(dòng)修復(fù)的柔性晶體管與電路器件，在植入體內(nèi)等使用條件下仍能穩(wěn)定工作一周以上，且電學(xué)特性無(wú)明顯退化，顯示出了優(yōu)異的復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用適應(yīng)性，這將為柔性電子技術(shù)進(jìn)一步拓展應(yīng)用空間提供有力的技術(shù)保障。

孫東熙同時(shí)指出，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍需解決幾個(gè)關(guān)鍵問題：一是提升電氣性能，特別是提高半導(dǎo)體的載流子遷移率和電極導(dǎo)電性，以支持高速電路運(yùn)行；二是優(yōu)化制造工藝，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、低成本的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化；三是進(jìn)一步驗(yàn)證材料在人體內(nèi)的長(zhǎng)期生物相容性和安全性——盡管動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已取得積極成果，但人體應(yīng)用仍需更全面、更長(zhǎng)期的評(píng)估。