首个自愈合弹性半导体问世
——电脑可以穿在身上

2016年11月22日，美国斯坦福大学研究人员首次制备出一种可用于制作晶体管的可自愈弹性聚合物，为新一代可穿戴设备开辟了道路，相关论文最近发表在叶自然曳期刊上遥叶自然曳同期评论文章表示，该研究实现了复杂的有机电子表面模仿人类皮肤，是仿生学发展的一座里程碑遥

斯坦福大学研究人员通过将刚性半导体聚合物与柔性材料结合，制作出了像人体皮肤一样可以拉伸尧形成褶皱尧自我愈合的半导体，能够用于可穿戴设备尧电子皮肤乃至柔性机器人遥

这种新的聚合物在拉伸到原来尺寸的2倍以后，仍然能够保持原有的导电性能，与非晶硅的导电性能一致（非晶硅是制作一种控制液晶显示像素的晶体管阵列时会用到的材料）遥

研究人员表示，制作弹性半导体聚合物一直以来都是个难题遥弹性材料的典型设计规则是让材料更软尧结晶度更低遥但是，一般的高性能半导体聚合物都需要高度结晶且硬度较高，从而导致材料硬且脆，容易碎裂遥

为了解决这个难题，研究人员采取了如下措施:首先，使用含有二酮吡咯并吡咯（DPP）单元的聚合物（DPP中大量的碳键使其硬度和结晶度高）曰然后，在不改变聚合物整体导电性能的前提下，替换掉5%～10%的DPP，通过减少碳键的数量使材料变得更软曰最后，往其中加入另外一种更软尧很容易形成氢键的弹性聚合物遥由此得到了一种全新的材料遥拉伸这种新材料时，里面的化学键会断开并吸收机械能，而应力释放时，这些键又会重新结合起来遥

这种弹性晶体管材料由两个部分组成:一是刚性的半导体:二是连接这些半导体的无定形链遥拉伸时，无定形链之间由氢键连接曰收缩时，氢键断裂并吸收机械应力遥该材料经过1 000次拉伸循环后（拉伸至双倍尺寸又重新缩回），开始出现一些裂纹，导电性也轻微地降低遥但使用溶剂在蒸汽处理150益的热板上加热之后，该材料可以自我愈合，并且几乎完全恢复原本的导电性能遥

研究人员已经使用该聚合物制造出可以穿戴在肘部和踝部的弹性晶体管，目前正在进行将这种材料纳入传感器的研究，希望以后能够开发出柔性可穿戴显示器遥

可伸缩聚合物导体和绝缘体材料早已得到广泛的应用，而合成具有可拉伸性质的半导体是世界首例，斯坦福大学的研究团队将高弹性尧自愈合和高效电荷传输性能野集成冶进新型高分子材料中，实现了材料学尧仿生学和电子学的重大突破，为新一代类皮肤可穿戴设备的研制奠定了基础遥

（摘自腾讯网）