斯坦福大学鲍研究小组的实验伙伴用他们新发明的打印方法展示了他们的人造皮肤的柔韧性和可拉伸性。功劳:郑玉庆化学工程师甄安宝和她在斯坦福大学的研究团队花了近20年的时间，试图开发一种类似皮肤的集成电路，这种集成电路可以拉伸、折叠、弯曲和扭曲——一直工作——然后每次都能毫无故障地恢复。这种电路预示着可穿戴和可植入产品的一天，但有一个障碍一直阻碍着这一天。也就是说，“一个人如何生产出数量大到足以使商业化成为可能的全新技术？”包说。
包和团队认为他们有一个解决方案。在一项新的研究中，该小组描述了他们如何使用设计用于制造固体硅芯片的相同设备，在橡胶状、类似皮肤的材料上印刷可拉伸但耐用的集成电路——这一成就可以通过将目前制造刚性电路的公司转变为生产可拉伸电路来缓解向商业化的过渡。
本周的《科学》杂志详细介绍了这一过程，研究人员可以在一平方厘米的可拉伸电路中挤压出4万多个晶体管，但研究小组认为这个数字翻一番是可以实现的。虽然这与数十亿个可以被挤到硅芯片相同区域的晶体管相比仍有很大差距，但这足以为皮肤传感器、身体级网络和可植入生物电子器件创造简单的电路，其应用尚待想象。
“我们的方法将弹性晶体管的密度提高了100多倍，这是迄今为止其他任何方法所能达到的。该论文的第一作者、博士后研究员郑玉庆说:“它在晶体管中实现了出色的均匀性，同时不牺牲电子或机械性能。
旧工艺，新化学
斯坦福工艺的一个主要优点是，它可以用今天制造硅片的相同设备来完成。这一过程被称为光刻，利用紫外线将复杂的电活性几何图形——电路——一层一层地转移到固体基底上。这是一个复杂的多步骤过程，包括涂覆、曝光、化学蚀刻和冲洗，留下了至关重要的电路。
这种方法在半导体工业中已经使用了几十年，但是到目前为止，用于溶解和洗掉耐光材料的化学物质也洗掉了构成可拉伸电路基础的类似皮肤的聚合物。通过开发能在这些可拉伸材料上发挥作用的新型光化学，包的团队正在教久经考验的制造设备玩新花样。事实上，斯坦福工艺甚至取消了硅制造中的一些必要步骤。这一切加起来就是一个非凡的结果。
该论文的共同第一作者、博士后学者刘雨欣说:“我们的工艺效率更高，可能能够比刚性电路更具成本效益地生产可拉伸电路。”。
致密耐用
该团队使用这种新的工艺来生产柔性电路，其电气性能与当前计算机显示器中使用的晶体管大致相同——对实际应用非常有用——然后测试其材料的耐用性和性能。将电路拉伸到原来尺寸的两倍，平行和垂直于电路方向，新印刷的材料没有出现裂纹、分层，或者最重要的是，功能下降。在电学上，晶体管保持稳定，即使经过1000次重复拉伸。
“随着晶体管密度的提高，这一过程可能会为柔性电路带来新的应用，”该研究的第一作者、博士后钟东来说。
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