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用于生物醫學的微/納米結構柔性電子產品

來源:上海眾瀕科技有限公司   2023年06月15日 10:13  

前言




    微納結構的柔性電子器件因其高的靈敏性、皮膚親和性、延展性、柔韌性等*的性能在生物醫學領域受到廣泛的關注。本篇報道綜述了微納米結構柔性電子的進展,闡述了柔性電子器件的微納結構、相關制備技術、在生物醫學領域的應用以及面臨的機遇與挑戰。

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微納結構



    微納結構柔性電子的結構



圖1. 壓力柔性電子產品的微納結構


(a)具有不同占空比的微錐結構壓力傳感器的掃描電子顯微鏡(SEM),以及占空比與靈敏度之間的關系。(b)微針結構壓力傳感器的SEM。(c)微柱結構壓力傳感器的SEM和響應壓力的電氣變化。(d)隨著距離和接觸面積的變化,施加在微圓頂結構壓力傳感器上的壓力示意圖。(e)具有多孔結構的壓力傳感器示意圖和相應的SEM圖像。


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圖2.應變柔性電子器件的微/納米結構


(a)聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 基板(i)上銀皺紋結構的SEM圖像;具有屈曲結構的可拉伸電子設備(ii);和0%到50%應變拉伸下的波浪結構變形示意圖(iii)。(b)蛇形互連結構示意圖(i);具有蛇形互連結構的超薄彈性體的未拉伸狀態(ii)和拉伸狀態(iii)的SEM圖像。(c)在彎曲、拉伸和扭曲下具有蛇形網狀結構的微動傳感器的照片。(d)氧化石墨烯-納米復合材料(i, ii)上兩種剪紙幾何形狀的SEM圖像,以及剪紙片(iii)的機械曲線。






制備方法



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圖3.微/納米結構柔性電子器件的模板方法


(a)AgNW改性微柱結構傳感器制作過程示意圖(i);PDMS微柱結構陣列(ii)和AgNW嵌入微柱結構陣列(iii)的SEM圖像。(b)IOCA壓力傳感器生成過程示意圖(i);AAO模板(ii)和相應的OCA(iii)的SEM圖像。(c)受含羞草啟發的柔性觸摸傳感器(i)的制造過程示意圖;所得觸摸傳感器的頂視圖(ii)和側視圖(iii)的SEM圖像。






在生物醫學中的應用



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圖4.用于健康監測的微/納米結構柔性電子器件


(a)微柱結構電子皮膚圖像(i);微柱幾何體的光學圖像(ii);用于監測人類活動的微柱結構電子皮膚,包括手腕(iii)、膝蓋(iv)、肘部(v)和手指(vi)彎曲、手抓握(vii)和后足底提升(viii)。(b)用于血壓檢測應用的基于硅微柱陣列的傳感器照片(i);在測量進餐前后人體汗液中的葡萄糖時傳感器的電流變化(ii),以及與(iii)相比所提出的傳感器的葡萄糖濃度檢測。(c)用于檢測生物傳感(i)的皮膚保形傳感器的示意圖,以及在捕獲和抓取過程(ii)期間粘附在橡膠氣球上的傳感器的導電變化。






總結與展望



    本文綜述了微/納米結構柔性電子的研究進展。結合的微/納米結構,柔性電子被賦予了許多令人興奮的性能,包括皮膚親和性、高靈敏度、寬檢測范圍以及的機械性能。隨著技術工程的進步,出現了模板法、3D打印等構建方法來生成這些微納結構。這極大地促進了柔性電子產品的發展,并拓寬了它們在健康監測、治療和植入應用方面的生物醫學應用。



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