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  柔性電子是將有機或無機材料電子器件制作在柔性或可延展基板上的一種新興電子技術。與使用玻璃或硅片基板等材料制成的傳統剛性電子器件不同，柔性電子使用柔性基板和特殊制造工藝，以協同增強電子設備的機械和電氣特性。因此，柔性電子技術被廣泛應用于柔性顯示器、傳感器、人造皮膚、電池、電容器、植入式生物電子等領域。

  近年來，基于各種傳統薄膜基板（包括聚酰亞胺和彈性體（例如，聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、聚二甲基硅氧烷和Ecoflex）等）的柔性電子技術和器件取得了顯著進展。然而，這些柔性薄膜電子通常表現出有限的空氣和水分滲透性，影響穿戴舒適性。研究表明，長時間的皮膚和組織貼附可能引起濕熱不適，如潮濕感、濕黏感和皮膚炎癥。在嚴重情況下，這些器件還可能由于設備透氣性不足引發健康問題。

  目前，越來越多的研究者倡導使用超柔軟、可滲透、可拉伸材料作為柔性電子設備的基板，以實現長期、連續和可靠的使用性能。這些柔性電子設備可以在多孔彈性基板上制造，這些基板具有優異的柔韌性以及較高的濕氣、空氣和液體滲透性。電紡納米纖維具有優異的透氣性、皮膚貼合性、柔韌性和可調節的機械性能，使得能夠制作出柔軟且具有良好的表面貼合性能的電子設備。其次，電紡納米纖維具有極高的表面積與體積比，有助于促進高效電荷傳輸，并提高設備的靈敏度和響應速度。另外，電紡納米纖維的多孔結構不僅有利于功能性材料（如導電聚合物、納米顆粒和生物分子）的嵌入，還能有效模仿多樣化的細胞外基質的結構特性。通過摻雜不同成分，可以實現增強的機械和電氣性能，從而擴展其在柔性模塊中的應用范圍。最后，電紡工藝的普適和低廉的成本使其適合柔性電子元件的大規模生產。因此，基于電紡納米纖維的柔性電子設備在個性化生物傳感器、可拉伸電極、電容式傳感器、摩擦傳感器、壓電傳感器和納米發電機等領域呈現出了廣闊的應用前景。

  近日，上海理工大學王世革、李貴生，香港大學徐立之等人綜述了以靜電紡納米纖維作為基板的柔性電子器件的最新進展，并探討了其多樣化和創新性的應用。文中展示了使用靜電紡絲技術制備納米纖維所用的原料類型。隨后，作者深入分析了以電紡納米纖維為基板的柔性傳感器（生物傳感器、壓力傳感器等）、柔性能源傳感器（能量采集器、電池和超級電容器）及其他柔性設備（柔性顯示器和晶體管）的設計方法和應用性能。最后，本綜述展望了電紡柔性電子未來面臨的挑戰，并提出了可行的解決方案來應對這些問題。

圖1.多種基于靜電紡納米纖維的柔性電子產品的圖示。

圖2.幾種典型的柔性器件基底材料。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c13106

作者簡介：

  王世革，教授、博導。從事無機非金屬類生物材料、醫用高分子材料的設計及其應用。近年來關注生物材料 （如高分子微球、聚合物水凝膠等）的應用及其相關產品研發。在 Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Biomaterials, ACS Nano等知名期刊發表 SCI 論文 110 余篇（IF 大于 10 論文 30 余篇），他引超過 7000 次，H 因子 45，多篇論文入選 ESI 高被引論 文。主持科研項目包括國家自然科學基金面上基金等課題10余項。入選上海市晨光學者、上海市科技啟明星、揚帆計劃等人才計劃。現為香港大學訪問學者，港大先進醫學儀器中心科學家。

  李貴生，教授（三級），博士生導師，上海市東方學者、曙光學者，上海理工大學材料與化學學院院長，主要從事環境催化研究工作，基于光/光電環境催化綠色技術，對環境污染物（水和氣）進行控制處理與資源化。目前擔任中國光化學與光催化專業委員會委員，中國感光學會光催化專業委員會委員，上海市無機化學委員會委員，上海市物理化學委員會副主任，上海市新材料協會副會長等。以通訊或第一作者身份在環境與能源各類重要國際SCI期刊上發表了近130余篇高質量論文，包括J. Am. Chem. Soc., Adv. Energy Mater., Adv. Func. Mater., Environ. Sci. Technol., ACS Nano., Appl. Catal. B-Environ., Nano Energy等，其中有20余篇論文入選全球引用前1%ESI高被引論文，同行他引用達8000余次，h-因子為50。目前完成及主持國家自然科學基金青年、面上項目等，獲得中國專利授權11項，獲2022年度上海市自然科學二等獎（排名第一），連續兩年入選全球前2%“終身影響力頂尖科學家”和“2023年度全球前2%年度影響力頂尖科學家”。近三年面向本科生主要承擔了《無機非金屬材料學(英)》、《材料科學前沿》和《環境友好材料》三門課程，面向研究生主要承擔了《納米材料》等課程，指導研究生獲第十屆大學生新材料創新創意大賽二等獎和三等獎各一項。榮獲中國高等教育學會“校企合作雙百計劃(2021年度)典型案例一項（《需求和問題雙導向的協同育人實踐基地建設》）。

  徐立之，香港大學機械工程系助理教授。2009年本科畢業于北京航空航天大學高等工程學院（導師呂廣宏教授）；2014年博士畢業于美國伊利諾伊大學香檳分校材料工程系（導師John Rogers教授）；2015-2018年于美國密歇根大學化學工程系從事博士后研究（合作導師Nicholas Kotov教授）。2018年至今任教于香港大學機械工程系。研究方向為柔性仿生材料及生物集成器件。成立獨立課題組以來，主持香港特區政府研究基金項目7項，以通訊作者在Nature Communications、 Science Advances、 Advanced Materials等期刊發表論文10余篇,申請專利6項。獲得2020 Croucher Innovation Award提名、2023 Microsystem & Nanoengineering青年科學家獎、2024 GCIM Early Career Award、2024 iCANX Young Scientist Award等榮譽。更多信息可參考課題組網頁：https://www.xulizhi.hku.hk/。