Heterogeneous integration of rigid, soft, and liquid materials for self-healable, recyclable, and reconfigurable wearable electronics

https://advances.sciencemag.org/content/6/45/eabd0202?rss=1

电子产品的大规模生产和应用会产生大量的电子垃圾，到 2021 年，预计电力废物总量将达到 5220 万吨，而且大部分废物无法得到适当回收，其后果是大量重金属等有害物质进入生态系统，造成严重的环境问题和人类健康问题。为了解决这个问题，已经开发出动态共价热固性聚亚胺，它不仅可以自修复/可重新修复，还可以回收。这篇文章报告了一种多功能可穿戴电子系统，它可以同时提供完全可回收性、优异的机械拉伸性、自愈性和基于改性聚亚胺化学的可重构性。这种可穿戴电子产品是通过先进的机械设计和低成本制造方法将刚性（芯片组件）、软（动态共价热固性聚亚胺与新配方）和液体（LM）材料异质集成而实现的。在这种可穿戴电子系统中，现成的芯片组件可提供对人体的高性能感测和监视，包括物理运动跟踪，温度监视以及声学和心电图（ECG）信号的感测。它们通过可拉伸且坚固的 LM 电路互连，并由动态共价热固性聚亚胺基质封装。聚亚胺网络中的键交换反应，加上 LM 的流动性，使可穿戴电子设备能够从损坏中自愈，并针对不同的应用场景重新配置成不同的配置。此外，通过转亚胺反应，可以将聚亚胺基体解聚成可溶于甲醇的低聚物/单体，并与芯片组件和LM分离。所有回收材料和组件都可以重复使用来制造新材料和设备。使可穿戴电子设备能够从损坏中自愈，并针对不同的应用场景重新配置为不同的配置。此外，通过转亚胺反应，可以将聚亚胺基体解聚成可溶于甲醇的低聚物/单体，并与芯片组件和LM分离。所有回收材料和组件都可以重复使用来制造新材料和设备。使可穿戴电子设备能够从损坏中自愈，并针对不同的应用场景重新配置为不同的配置。此外，通过转亚胺反应，可以将聚亚胺基体解聚成可溶于甲醇的低聚物/单体，并与芯片组件和LM分离。所有回收材料和组件都可以重复使用来制造新材料和设备。

Nanomesh pressure sensor for monitoring finger manipulation without sensory interference

https://science.sciencemag.org/content/370/6519/966?rss=1

在不干扰固有功能的情况下监控手指操作对于理解自然触感至关重要。然而，磨损或连接的传感器会影响皮肤的自然感觉。我们开发了纳米网状压力传感器，可以监测手指压力，而不会对人的感觉产生可察觉的影响。传感器对人类感觉的影响进行了定量研究，应用传感器的手指表现出与裸手指相当的握力，即使2微米厚的聚合物薄膜的附着导致14%的增加调整摩擦后的握力。同时，该传感器对超过数百千帕的循环剪切和摩擦表现出极高的机械耐用性。然而，挑战在于在不失去任何触感的情况下监控手指触摸。覆盖人的手指与任何对象，甚至是超薄层，导致自然的触感的显着降解，影响感觉信息和扭曲固有控制。该研究使用直接连接到高灵敏度指尖的传感器来监测力。为了最大限度地减少感官干扰，我们开发了由顺应性纳米多孔结构组成的超薄纳米网传感器。图1A和B分别显示了指尖压力传感器的光学图像和形成在聚酰亚胺薄膜上的传感器的横截面扫描电子显微镜 (SEM) 图像。纳米网传感器由以下四层组成：(i) 聚氨酯纳米网嵌入钝化层，(ii) 顶部 Au 纳米网电极层，(iii) 聚对二甲苯涂层的聚氨酯纳米网中间层，以及 (iv) 底部 Au纳米电极层。这四层依次层压到物体上，例如皮肤，没有其他基材。米网传感器表现出抗剪切和摩擦的机械耐久性，而超薄的柔顺结构保持了人类的敏感性。同时实现不易察觉的操作和卓越的耐用性，为需要在自然状态下精确和连续监测运动的应用中进行压力监测提供了可能。为了提高估计力的准确性，需要增加压力传感器的数量并获取空间压力分布。可拉伸和/或防水压力传感器的发展将进一步增强传感器的稳定性，并能够对手指和其他生物物体进行长期压力监测。

Ultraflexible and transparent electroluminescent skin for real-time and super-resolution imaging of pressure distribution

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14485-9?utm_source=other&utm_medium=other&utm_content=null&utm_campaign=JRCN_1_LW01_CN_natureOA_article_paid_XMOL

在复杂的三维表面上对压力分布进行成像的能力将显着增加电子皮肤的潜在应用。然而，现有方法由于像素密度有限、灵敏度低或一致性低而显示出较差的空间和时间保真度。在这里，这篇文章报告了一种超柔性和透明的电致发光皮肤，它可以实时自主地显示压力分布的前所未有的高保真“连续图像”。该器件由两个接触的超薄薄膜组成：透明的压力感应薄膜和基于量子点的电致发光薄膜。特别是对于超薄透明压敏薄膜，该研究开发了一种可溶液加工的纤维素/纳米线纳米混合网络（CNN），其独特的纳米结构表面形态可实现高透光率（~80%）、超高灵敏度（>5000 kPa ^-1），在较宽的工作范围内都具有很高的线性度，并且响应时间短（<1 ms）。由于两个超薄膜完美贴合每个接触物体，CNN 可以将高保真空间压力转换为连续域中的电导率分布，从而无需像素结构即可实现压力分布的超分辨率（> 1000 dpi）模拟成像. 由于高灵敏度和卓越的空间分辨率，我们的设备甚至可以清晰地显示由指纹等软体微纹理引起的压力分布。我们进一步构建了实时智能触摸界面，通过将我们的电致发光皮肤与数字成像系统集成，可以识别用户以及触摸力和位置。