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柔性电子：可拉伸电极及其未来
摘要： 柔性电子学作为一门新兴且令人振奋的研究领域，引发了学界对如何制备兼具耐用性与高应变性能的柔性电子材料的浓厚兴趣。随着可穿戴/植入式电子设备的兴起以及人机友好型智能软体机器人需求的增长，学术界与工业界正投入大量精力研发高柔性功能材料（尤其是可拉伸电极）。在各类形变模式中，拉伸性能是最具挑战性的要求。本综述聚焦基于"剪纸"（kirigami）新设计策略的可拉伸透明电极最新进展，探讨其在类皮肤电子、可植入生物降解器件及仿生软体机器人等新兴应用领域的突破。通过对比不同电极材料的光电与力学特性，评述了关键成果的优劣。同时讨论了几何构型、基底材料与粘附性等核心设计要素，为跨材料体系的通用型可拉伸电极工程化提供了策略启示。研究表明，高拉伸性与生物相容性兼备的电极将有力推动下一代智能仿生电子器件的发展。
关键词： 剪纸艺术、电子皮肤、软体机器人、可拉伸透明电极、柔性电子学
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于剪纸工艺的高度可拉伸薄膜太阳能电池，机械稳定性超过1000次循环
摘要： 利用能承受大应变且具有高循环机械耐久性的可拉伸太阳能电池，对可穿戴和皮肤界面电子设备应用而言颇具挑战。本工作我们采用剪纸设计实现了此类太阳能电池。实验与力学模拟表明，剪纸结构通过面外变形有效赋予钙钛矿太阳能电池（PSCs）可拉伸性，显著降低了器件应力。具有最优几何参数的剪纸基PSCs展现出优异机械变形能力，包括拉伸性（应变达200%）、扭转性（角度达450°）和弯曲性（曲率半径低至0.5毫米）。更重要的是，该剪纸PSCs具有高机械耐久性，即使经历1000次重复拉伸、扭转和弯曲循环后性能仍几乎不变。本文提出的可拉伸PSCs剪纸设计为提升太阳能电池及其他光电器件的变形能力提供了可行策略。
关键词： 剪纸艺术、可变形、薄膜太阳能电池、机械耐久性、可拉伸
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种基于透明可拉伸纳米纤维网络导体的剪纸概念及其紫外光电探测器应用
摘要： 为满足当今可穿戴电子设备日益增长的需求，可拉伸器件的制备至关重要。在这方面，可拉伸导体是实现器件可拉伸性的关键组件。本研究创新性地开发了一种基于剪纸结构PDMS基底的柔性透明导体单元——金镀膜PVP（Au@PVP）纳米纤维网络。通过一系列对比研究，证实了该策略对传感材料的有效性，因其具有优异的紫外光灵敏度和大比表面积。为验证其适用性，我们制备了具有相同几何结构的透明可拉伸光电探测器。采用一维透明金属氧化物纳米结构ZnO纳米棒作为电阻材料，其电阻值约增加50%，同时保持约80%的透光率并展现出卓越的耐久性。该可拉伸导体展现出高达110%的拉伸性能，且电导率基本保持不变，充分证明了其优异的可拉伸性。所得器件在原始状态下呈现1020的卓越开关比，在80%应变下仍保持440的开关比。其快速响应/复位时间、高透光率和稳定性能表明该可拉伸透明光电器件具有实际应用可行性。
关键词： 金属纳米纤维网络、透明、光电探测器、可穿戴电子设备、剪纸艺术、可拉伸
更新于2025-09-11 14:15:04