原標題：讓電子設(shè)備擁有“自愈”能力（創(chuàng)新匯）

韓國成均館大學與基礎(chǔ)科學研究所聯(lián)合團隊近期在柔性電子領(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，往往就會逐漸失去功能，需整體更換。此次韓國團隊利用具有優(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。測試結(jié)果顯示，這些晶體管在植入活體動物體內(nèi)后，可長時間保持穩(wěn)定的電學性能。“晶體管的電極、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)原機械、電氣特性，實現(xiàn)長期穩(wěn)定工作?！表n國成均館大學電子電氣工程系教授孫東熙在接受本報記者采訪時表示。

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)。研究團隊設(shè)計出標準化的自愈合晶體管、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利用即插即用附件進行拆卸更換?！按饲半m然也有自愈合材料和單個元器件的研究，但將其擴展到電路和模塊水平，整合成電子皮膚系統(tǒng)尚屬首次。”孫東熙說。

這一新材料在水中及動物體內(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)體在動物體內(nèi)植入后，仍能穩(wěn)定工作一周以上，電學特性無明顯退化，已通過活體實驗證實。

對于自愈型半導(dǎo)體的未來應(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)科學和臨床醫(yī)學中，可開發(fā)高密度接口設(shè)備，監(jiān)測和處理大腦、脊髓、外周神經(jīng)及心臟組織產(chǎn)生的生物信號，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期監(jiān)測。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)用戶活動或環(huán)境變化動態(tài)調(diào)整電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)真正個性化的智能系統(tǒng)。此外，由于器件受損后可自行修復(fù)，無需頻繁更換，有助于減少電子垃圾，并降低醫(yī)療成本。

對于柔性電子技術(shù)的發(fā)展意義，中國科學院蘇州納米技術(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，將會得到進一步發(fā)展并逐漸走向大規(guī)模應(yīng)用。但在實際的復(fù)雜或特定使用場景中，柔性的特征同樣也會帶來易損傷、易腐蝕、環(huán)境穩(wěn)定性差等問題，極大影響電子器件長期使用效果及壽命。此次韓國研究團隊受人體皮膚這一天然“柔性器件”啟發(fā)，研制具有模塊級水平的可拉伸、可重組、可自動修復(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，且電學特性無明顯退化，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)進一步拓展應(yīng)用空間提供有力的技術(shù)保障。

孫東熙同時指出，要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍需解決幾個關(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，以支持高速電路運行；二是優(yōu)化制造工藝，推動實驗室技術(shù)向標準化、低成本的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化；三是進一步驗證材料在人體內(nèi)的長期生物相容性和安全性——盡管動物實驗已取得積極成果，但人體應(yīng)用仍需更全面、更長期的評估。