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  通過將剛性半導體聚合物與較軟的材料結合在一起，斯坦福大學的一組研究人員制作出了像人體皮膚一樣可以拉伸、形成褶皺、自我愈合的半導體，能夠用于可穿戴設備、電子皮膚乃至柔性機器人。
  這種新的聚合物在拉伸到原來尺寸的兩倍以后，仍然保持原有的導電性能，與非晶硅的導電性能一致（非晶硅是制作控制液晶顯示像素的晶體管陣列時會用到的材料。

  斯坦福大學化學工程師、研究項目負責人鮑哲南在接受 c&en 采訪時表示，制作彈性半導體聚合物一直以來都是個難題。“彈性材料的典型設計規則是讓它們更軟、更少結晶。” 但作為高性能半導體聚合物，一般需要高度結晶而且很硬，因此容易碎裂。

  研究人員用兩種方法克服了這些難題。他們一開始使用含有二酮吡咯并吡咯（DPP）單元的聚合物——DPP 中大量的碳鍵使其很硬、很多結晶。接著，在不改變聚合物整體導電性能的前提下，替換掉 5%~10% 的DPP，減少碳鍵的數量，讓材料變得更軟。然后，研究人員再往其中加入另外一種更軟、很容易形成氫鍵的彈性聚合物。由此得到了一種全新的材料。拉伸這種新材料時，里面的化學鍵會斷開吸收機械能，而應力釋放時，這些鍵又會重新結合起來。


  伊利諾伊大學材料科學家 John Rogers 在接受 c&en采訪時表示：“彈力力學和高效電荷傳輸通常不會出現在一起。” 斯坦福大學團隊開發出了“看上去兼具這兩種性能的巧妙化學物質”。

  在經過 1000 次拉伸循環后（拉伸至雙倍尺寸又重新縮回），這種新材料開始出現一些裂紋，導電性也輕微降低。不過，使用溶劑蒸汽處理150℃的熱板上加熱之后，該材料可以自我愈合，并且幾乎完全恢復原本的導電性能。研究人員使用該聚合物制造出可以穿在肘部和踝部的彈性晶體管。研究負責人 Bao 稱，其團隊正在從事將這種材料納入傳感器的研究，希望以后能開發出顯示器。

  可伸縮聚合物導體和絕緣體已經存在，“主要的挑戰是合成一個具有可拉伸性質的半導體。”供職于 UCLA 從事可伸縮電子學研究的 Qibing Pei 告訴 c&en：“現在，這個問題看來已經被斯坦福的研究人員破解了。”

  原文鏈接：http://cen.acs.org/articles/94/i46/healable-polymer-stretchable-electronics.html

  http://www.nature.com/nature/journal/v539/n7629/full/539365a.html

部分資料來源：新智元