近日，深圳大学化学与环境工程学院周学昌教授课题组在聚合物柔性电子界面材料领域取得重要研究进展，在Nature出版集团旗下的综合性学术期刊《Nature Communications》（《自然.通讯》）发表了题为“Solution-processable, soft, self-adhesive, and conductive polymer composites for soft electronics”的研究论文。该研究工作通过在传统导电聚合物网络中引入超分子作用，制备了适用于柔性电子器件的柔软且自粘附的高导电聚合物界面材料。深圳大学化学与环境工程学院的2019级硕士生谭鹏、副研究员王海飞博士为论文的共同第一作者，周学昌教授为通讯作者，深圳大学为唯一完成单位。

图1、柔性电子界面

  柔性电子由于在健康医疗、可穿戴设备、生物电子、软体机器人以及人机交互系统等领域具有广泛的应用前景，近年来引起了工业和科研界的广泛关注。然而，在实际使用过程中，与传统的硬质电子的坚固而稳定特点不同的是，柔性电子设备在使用过程中需要承受机械变形等不利条件的影响。然而，柔性电子界面结合力的不稳定和不同组件间机械性能的错配，容易导致器件的性能下降甚至失效。因此，如何获得粘附力强、模量低、导电性高的理想柔性电子界面成为了柔性电子领域的关键之一 （图1）。

图2、自粘附导电聚合物的机械和电学性能表征

  为了解决柔性电子界面中的界面结合力弱、机械性能错配和导电性低的问题，周学昌课题组在传统硬而脆的导电聚合物（PEDOT:PSS）网络中引入超分子作用，制备了低模量（56.1-401.9kPa）、高拉伸率（700%）、强界面粘附力（lap-shear strength >1.2MPa）、高导电性（1-37 S/cm）的界面材料 （图2）。研究人员通过采用打印、旋涂等溶液法加工技术，成功制备出了自粘附、可转移印刷的柔性电路和高透明的可粘附柔性薄膜电极，并应用于可拉伸柔性发光器件。此外，基于该自粘附柔性电极，研究人员通过采集肌电信号，对各类健身运动的强度和类型进行了系统分析（图3）。最后，研究人员结合柔性发光器件和可逆粘附的生物电极开发出了一套集成了肌肉训练的肌电信号采集和可视化展示的实时监控系统，为日常健身运动的强度和安全性评估提供了解决方案（图4）。

图3、自粘附电极及其在肌肉训练中的肌电信号检测应用

图4、基于自粘附电极的肌肉训练可视化实时监控集成系统

  该研究工作为柔性电子学的发展，提供了一种新的柔性电子材料制备策略和理想柔性电子学界面的解决方案，对柔性电子器件的设计、制造以及人机交互系统集成具有一定的意义。该研究得到了国家自然科学基金委优秀青年基金、广东省杰出青年基金和深圳市科创委相关项目的支持。

  全文链接：

  Solution-processable, soft, self-adhesive, and conductive polymer composites for soft electronics

P. Tan, H. F. Wang, F. R. Xiao, X. Lu, W. H. Shang, X. B. Deng, H. F. Song, Z. Y. Xu, J. F. Cao, T. S. Gan, B. Wang, X. C. Zhou*

  Nature Communications, 2022, 13, 358.

  https://www.nature.com/articles/s41467-022-28027-y