可伸缩电子设备

可伸缩电子设备，也称为弹性电子设备或弹性电路，是通过将电子设备和电路沉积或嵌入到可拉伸基板（例如硅酮或聚氨酯）上以形成可以经受较大应变而不会失效的完整电路的一组电子电路技术。在最简单的情况下，可以通过使用与刚性印刷电路板相同的组件来制造可拉伸电子器件，并切割刚性基板（通常以蛇形图案）以实现面内可拉伸性。但是，许多研究人员还寻求固有的可拉伸导体，例如液态金属。

该领域的主要挑战之一是将基板和互连设计为可拉伸的，而不是柔性的或刚性的（印刷电路板）。通常，选择聚合物作为要嵌入的基材或材料。当弯曲基板时，弯曲的最外半径将拉伸（请参见Euler–Bernoulli光束中的应变，使互连承受高机械应变。可拉伸的电子器件通常尝试模仿人体皮肤和肉体，具有可伸缩性，同时又保留了全部功能。产品的设计空间通过可伸缩的电子设备打开，包括用于机器人设备的敏感电子皮肤和体内可植入的海绵状电子设备。

使用诸如单壁碳纳米管（SWCNT）的碳基材料制造了几种可拉伸的储能装置和超级电容器。展示了一种可伸缩的超级电容器（由弯曲的SWCNTs宏观薄膜和弹性PDMS基板上的弹性体隔板组成），该电容器进行了动态充电和放电。这种可伸缩储能技术的主要缺点是比电容和能量密度低，尽管可以通过掺入氧化还原材料（例如SWNT / MnO2电极）来改善。创建可伸缩能量存储设备的另一种方法是使用折纸折叠原理。所得的折纸电池具有显着的线性和面形变形性，大的扭曲性和可弯曲性。

可伸缩电子设备可以集成到智能服装中，以与人体无缝交互并以非侵入性方式检测疾病或收集患者数据。例如，首尔国立大学和MC10（一家柔性电子公司）的研究人员开发了一种贴片，该贴片能够检测出汗液中的葡萄糖含量，并可以按需提供所需的药物（胰岛素或二甲双胍）。该贴片由布满金颗粒的石墨烯组成，并包含能够检测温度，pH值，葡萄糖和湿度的传感器。可伸缩的电子设备还允许开发人员创建软机器人，以在医院实施微创手术。尤其是在进行脑部手术时，每毫米都很重要，因此这类机器人的作用范围可能比人类更精确。