柔性智能可穿戴電子器件的案例
清華大學張瑩瑩AM: 一篇綜述帶你領略柔性可穿戴電子器件中碳材料的風采
碳材料在柔性導線中的應用
（四）碳材料在柔性能源器件中的應用
圖11. 碳材料基柔性超級電容器的設計、制備
碳納米管（左）、石墨烯（中）、生物質基碳材料（右）在柔性超級電容器中的應用。
圖12. 碳材料在柔性金屬-空氣電池中的應用設計
碳材料在柔性三明治結構鋅-空氣電池中的應用（左），碳材料在柔性纖維/電纜狀鋅-空氣電池中的應用（右）。
（五）多功能可穿戴系統的集成
圖13. 不同功能的柔性可穿戴生理信號傳感器的集成
多功能集成式生理傳感器。
圖14. 柔性可穿戴生理信號傳感器和電化學傳感器的集成
圖15. 自供電可穿戴系統：柔性可穿戴傳感器件與柔性能源器件的集成
【小結】
該綜述總結了應用于高性能柔性可穿戴電子器件的各種碳材料的結構設計和可控制備方面的最新進展。由于碳材料獨特的優勢（例如良好的導電性、高化學和熱穩定性、可設計成各種柔性宏觀形態、以及易于化學功能化），碳納米管、石墨烯和其他碳材料已被廣泛研究應用于柔性電子器件。除了貼于人體皮膚或集成到衣物的柔性可穿戴電子器件外，將功能性碳材料與生物相容性材料的結合，以探索其在可植入式柔性電子器件中的應用，或將成為碳材料在柔性電子領域另一重要的應用研究方向。作者相信，應用于構筑柔性電子器件的先進碳材料的設計、制備和相應加工技術的開發將會極大地促進下一代智能醫療系統的發展。
展開 西交大Advanced Materials：電場可調低功耗可穿戴自旋電子器件
【引言】
生物與數字世界之間的無縫連接已經成為未來電子技術發展的必然趨勢。柔性電子器件因其所具備的柔韌性，便攜性，可穿戴性，已經成為發展功能器件的尖端領域。然而柔性自旋電子器件的研究卻仍然局限于其磁性調控方式，因為傳統的磁鐵調控方式具有體積龐大、高功耗、高熱量、響應慢等缺點，嚴重制約了柔性自旋器件的實際應用。
【成果簡介】
近日，西安交通大學電信學院“青年千人”劉明教授課題組研究了基于電場調控的柔性自旋電子器件，并實現了磁疇翻轉的可視化觀測。該成果首次嘗試將磁電耦合效應從平面研究推廣到柔性曲面研究，很好地填補了柔性自旋電子領域磁電復合技術的空白，具有突破性的意義。柔性基底上電場可控的反鐵磁-鐵磁轉變迎合了當前磁性器件的功能需求，因而該成果將為新一代可穿戴，低功耗，快響應，易集成柔性電子元器件的制備與研發打下堅實基礎。
【圖文導讀】
圖1不同基底的(Pt/Co)2/Ru/(Co/Pt)2人工反鐵磁實物圖片及其基本磁性表征
(a)Kapton (I)和云母上(II)呈彎曲態的(Pt 9 ?/ Co 7.5 ?)2 / Ru (0.95nm)/ (Co 7.5 ? / Pt 9 ?)2 / Ta(3.5nm)人工反鐵磁。 右圖III顯示的是離子膠(IG)； (b)和(c)是(Pt / Co)2 / Ru /(Co / Pt)2 / Ta / Mica人工反鐵磁的磁滯回線Ru厚度依賴特性； (d-i)在極性MOKE模式下觀察到的(Pt 9 ? / Co 7.5 ?)2 / Ru(10.3 ?)/ (Co 7.5 ? / Pt 9 ?)2 / Ta(3.5nm)/Mica結構的垂直動態磁化反轉。
展開 納米能源所：用于可穿戴電子器件的自愈合固態聚合物電解質！
基于這種特殊的自愈合固態聚合物電解質的相應固態鋰金屬電池在室溫下具有穩定的循環性能，在可穿戴電子器件中具有廣闊的應用前景。
大連化物所史全研究員團隊CEJ：研發出柔性復合相變材料膜并應用于可穿戴光-熱管理器件
近日，中科院大連化物所熱化學研究組（DNL1903）史全研究員團隊在柔性相變材料研究方面取得新進展，通過簡單易行的策略合成了石墨烯基的復合相變材料膜，并將其應用于可穿戴的光-熱管理器件。該復合相變材料膜具有優異的柔韌性、儲熱能力、光熱轉化能力，為智能可穿戴光-熱管理器件的研究提供了新思路。
相變儲能材料能夠在相對恒定的溫度下吸收和釋放大量相變潛熱，目前廣泛應用于熱能儲存和溫度控制的熱管理領域。然而，傳統相變材料本身固有的液態泄漏、弱吸光能力以及固態剛性使其在可穿戴的智能光-熱轉化器件研究中極具挑戰性。
針對該問題，史全研究員團隊以聚合物和石墨烯為原料合成了具有優異柔韌性的復合石墨烯膜，并將相變材料復合其中得到柔性的復合相變材料膜。該復合相變材料膜具有優秀的形狀穩定性，即使在高于相變溫度時仍然保持固態而不發生泄漏；同時，該復合相變材料膜具有高相變材料負載量，表現出優異的儲熱能力，即使經過500個熱循環和彎曲循環仍然保持穩定；此外，該復合相變材料膜具有出色的光-熱轉化能力，可迅速將太陽能轉化為熱能儲存，轉化效率最高可達96%。研究人員進一步將該復合相變材料膜貼到人體模型表面，結果表明在彎曲狀態其仍然表現出穩定的光-熱轉化性能。該復合相變材料膜表現出可應用于人體可穿戴光-熱管理領域的潛力，為可穿戴智能織物的開發提供了新的方向。
展開 
可穿戴｜劍橋大學開發新型電子織物，可被制成電視功能窗簾或智能衣物
據他們說，這些柔性和功能性智能織物最終可以制成電池、超級電容器、太陽能電池板和其他設備等。
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展開 南工IAM黃維院士、于海東教授、呂剛教授《Nano Energy》：在日常用品表面集成多種功能的柔性智能電子器件
研制在聚合物等功能材料表面集成多種功能的柔性智能電子器件正成為新興電子產業的一種發展趨勢，可以將多種功能集成在一種可穿戴器件上，能夠實現日常生活的多種智能應用，在人類健康和人體活動監測等方面具有廣闊的應用前景。但是，讓一種器件具有多種智能顯然具有很大的挑戰，僅僅器件的制備流程就比較復雜。因此，如何研發簡便的制備方法，確保日常生活用品能夠承擔多種新功能就變得越來越重要，將對可穿戴柔性智能電子器件的發展產生深遠的影響。
近期，南京工業大學先進材料研究院的黃維院士、于海東教授和呂剛教授團隊開發了一種電子智能創可貼，通過簡單地將銀納米線網絡和聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷混合物涂覆在傳統的創可貼表面，可以賦予傳統創可貼多種新的功能。制備的智能創可貼能夠表現出卓越的摩擦電特性和優異的應變傳感特性。這種創可貼不僅可以像傳統創可貼一樣用來療養傷口，還可以實現自供電的活動傳感和人機互動交流，為研發多功能傳感器件提供了一種廉價、方便和高效的方案，為可穿戴柔性智能電子器件的創新性發展開辟出廣闊發展空間。這項研究工作以“Smart band-aid: Multifunctional and wearable electronic device for self-powered motion monitoring and human-machine interaction”為題發表在期刊《Nano Energy》上。（DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106840）
圖 1. 電子智能創可貼的設計和柔性的展示。
展開 《先進材料》中美合作實現獨立三維細微觀結構，電子器件及形狀可編輯的智能系統
此外，SMP作為一個載體，通過與其他功能材料及器件集成，能夠形成獨立三維功能器件。該研究團隊展示了通過集成電子器件，包括LED，電容器及線圈來實現通過無線通訊系統（NFC）給LED提供能量。此外，形成的獨立三維結構及器件在機械及熱力學方面都表現出極強的穩定性，上述研究都為該研究未來在生物醫學，MEMS，能源收集等領域的應用奠定了基礎。
圖3 基于SMP的三維微電子器件
清華大學航天航空學院張一慧副教授和美國西北大學約翰·羅杰斯教授為本文的共同通訊作者。美國密蘇里大學王學舉助理教授，清華大學航天航空學院博士后郭曉崗和清華大學微納米力學中心博士研究生葉際隆為本文第一作者。該研究成果得到了國家自然科學基金項目、中組部青年千人計劃、科技部973計劃等項目的資助。
參考文獻：
Wang XJ, Guo XG,Ye JL, et al. Freestanding 3D mesostructures, functional devices andshape-programmable systems based on mechanically induced assembly with shapememory polymers.[J]. Advanced Materials, 2018, 1805615. DOI:10.1002/adma.201805615.
展開 清華謝續明教授課題組 ACS Nano：由MXene納米片促進構筑的高強韌、超拉伸、高導電和智能型多重鍵網絡物理水凝膠
柔性、可拉伸的導電水凝膠是用作柔性智能可穿戴電子器件的良好材料。而目前大多數導電水凝膠力學性能較弱，無法承受實際應用過程中大的應力和應變。通過構建均勻的網絡結構以及在網絡中引入足夠的能量耗散機制，有助于制備出高強韌的水凝膠。特別是同時具有高強度、超拉伸、高導電以及優異應變傳感性能的水凝膠，在作為智能柔性電子器件的實際應用中具有極大的吸引力。
近期，清華大學化學工程系的謝續明教授課題組基于多重鍵網絡（Multibond network, MBN）的原理（J. Colloid Interface Sci. 2012, 381, 107?115；Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 1253?1267），設計并報道了一種由Ti3C2Tx MXene納米片促進構筑的高強韌、超拉伸、高導電和具有優異應變敏感性能的多重鍵合網絡納米復合物理水凝膠（圖1）。作者將新型的2D Ti3C2Tx MXene納米片作為多官能度的交聯點和應力承載、分散中心，并且利用可控離子滲透的方式吸收Fe3+(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019, 11, 42856?42864)，進一步在聚丙烯酸poly(acrylic acid) （PAA）水凝膠中構建了Fe3+誘導的配位作用，從而制備出具有雙重動態交聯網絡的MXene-PAA-Fe3+ MBN物理水凝膠。
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