日常生活中，我們用折疊、壓縮的方式收納衣物，以節(jié)省空間。但是電子器件能否以這種方式被壓縮呢？常規(guī)的電子器件包含精細(xì)且脆弱的組件，使其容易在折疊、扭曲或壓縮時(shí)受損。因此，實(shí)現(xiàn)可折疊、可壓縮的電子器件并非易事。一種思路是設(shè)計(jì)可折疊的柔性結(jié)構(gòu)：例如，可以使用激光燒蝕技術(shù)在平面器件上“畫”出折疊線，通過類似折紙的方法實(shí)現(xiàn)折疊。然而，正如市面上現(xiàn)有折疊屏手機(jī)等產(chǎn)品所面臨的問題，這種方法會(huì)產(chǎn)生無法抹去的折痕，影響器件的實(shí)際使用。另一種思路則是在器件中使用彈性材料作為基底、電極和其他功能性材料。但是，受限于彈性材料本身的力學(xué)、電學(xué)性質(zhì)等，這類器件往往性能較弱。

近日，深圳大學(xué)周學(xué)昌課題組受邀在《Nature Electronics》期刊“News & Views”專欄撰寫題為“Electronics devices that can be crumpled and stored in capsules”的文章（Nat Electron (2024).https://doi.org/10.1038/s41928-023-01108-6）。其中張耀康助理教授為文章的第一作者，周學(xué)昌教授為通訊作者。該文章評述了韓國亞洲大學(xué)Je-Sung Koh、Daeshik Kang、Seungyong Han研究團(tuán)隊(duì)在可折疊電子器件領(lǐng)域的最新研究成果（Nat Electron(2024). https://doi.org/10.1038/s41928-023-01089-6）。該團(tuán)隊(duì)從蝴蝶由蛹中逐漸羽化的過程（圖1a）中汲取靈感：在這個(gè)過程中，蝴蝶的翅膀從一開始柔軟的皺折狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣饣瑺顟B(tài)。受到這個(gè)過程啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)利用異質(zhì)集成結(jié)構(gòu) (heterogeneously integrated structure)，將形狀記憶聚合物、彈性體（聚二甲基硅氧烷）和電導(dǎo)性銀納米線結(jié)合在一起。這個(gè)體系通常狀態(tài)下是塑性的，可以被任意揉搓、折疊。當(dāng)在銀納米線網(wǎng)絡(luò)上施加電壓時(shí)，產(chǎn)生的焦耳熱效應(yīng)會(huì)推動(dòng)形狀記憶聚合物發(fā)生相變，進(jìn)入與柔軟的聚二甲基硅氧烷相匹配的彈性狀態(tài)，使得整個(gè)體系變回光滑、平整的狀態(tài)。這樣的折疊—恢復(fù)過程在重復(fù)數(shù)百次之后也不會(huì)對該復(fù)合材料的力學(xué)、電學(xué)性能造成顯著影響。該團(tuán)隊(duì)隨后利用這種復(fù)合材料，開發(fā)出了可折皺的觸控板和柔性熒光顯示屏，并展示了將7 × 7 cm的觸控板塞入 1 ml膠囊的收納能力（圖1b）。

最后，本評述文章肯定了亞洲大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的這種新型材料在未來便攜性電子設(shè)備，尤其是平板電腦和手機(jī)等設(shè)備上的潛在應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，文章也指出，后續(xù)相關(guān)研究的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是基于該材料開發(fā)出消費(fèi)級的（如OLED、QLED等）可折疊顯示屏。

圖1 a) 蝴蝶羽化過程示意圖。b)可塞入膠囊中的柔性觸控板。

論文信息：Zhang, Y.; Zhou, X.* Electronics devices that can be crumpled and stored in capsules.00Nat Electron(2024). https://doi.org/10.1038/s41928-023-01108-6

（來源 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）