“電子皮膚”問世能夠感受到外部觸摸

柔軟有彈性的薄膜晶體管底板材料，可用於未來研發智能型塑料電子設備
據國外媒體報導，美研究人員利用碳納米管溶液成功研製柔軟有彈性的“電子皮膚”，該電子皮膚傳感器能夠感受到觸摸的感覺，靈敏度是以前的納米絲為基礎的電子皮膚的三倍。此技術使科學家未來有望製造成本低廉的柔軟而有彈性的智能型塑料電子設備。
許多行業都希望創造出柔軟而有彈性的電子產品，但要製造這類設備，首先要有合適的底板。如果將電子電路壓印在柔韌和有彈性的底板上，將徹底改變一些行業，並使“智能設備”無處不在。其中已設想的應用包括，可以檢測變質與否的食品包裝；可以治療感染的醫用繃帶；可以監視表面裂縫和其它結構損壞的塗料；可以像紙一樣折疊起來的電子屏；從太陽能到起搏器，到服裝，這些智能應用就是所謂的“塑料電子”：柔軟而有彈性。合適的底板必須以具有成本效益的方式大規模生產。

美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的研究人員已經開發出一種新的可行性技術，能以較低成本大規模地生產柔性底板。新技術利用半導體濃縮碳納米管溶液生成了具有優良電屬性的薄膜晶體管網。研究人員用濃縮到99%的半導體單壁碳納米管溶液作底層，再結合一種高彈性的聚酰亞胺聚合物作基底，基底用激光切成邊長3.3毫米的六邊形蜂窩圖案，然後將矽和氧化鋁層沉積到基底上，底板就做成了。為了證明他們的碳納米管底板的效用，研究人員還製造了一個電子皮膚傳感器，能夠感受到觸摸的感覺。

加州大學伯克利分校的電氣工程和計算機科學系教授阿里·傑維（Ali Javey）說：“我們研製了柔軟有彈性的底板，將完全鈍化、高度統一的薄膜晶體管陣列，均勻地覆蓋在約56平方厘米的底板上。這項技術再與金屬噴墨打印相結合，在未來可製造成本低廉的柔韌而有彈性的電子設備。”

隨著塑料電子產品的需求增加，過去十年中在這方面的研究和發展一直在緊鑼密鼓地進行著。出現了單壁碳納米管，作為塑料電子產品的頂級半導體材料，主要是因為它們具有流動性高的電子，可衡量一個半導體導電的速度有多快。然而，單壁碳納米管可以採取半導體或金屬的形式，一個典型的單壁碳納米管包括三分之二的半導體和三分之一的金屬管。這種混合產生的納米管網顯示比較低的開/關電流比率（on/off ratio ），這成為電子應用領域的重大問題。此項研究報告的首席作者塔卡哈斯（Takahashi） 說：“在電子設備中，要求開/關電流比率越高越好，這樣傳感器的像素就越清晰。而99%的高純度提供了高達100的開/關電流比率。

為了研製底板，該研究小組採用了單壁碳納米管的解決方案。高強度的聚合物具有卓越的柔韌靈活性，激光切割的基板，以及可拉伸的六邊形孔蜂窩圖案。塔卡哈斯說：“在某種程度上基板可以拉長60%。在未來，伸展性和方向性的程度，應通過改變孔的大小或優化網格設計的可調參數。”由此產生的單壁碳納米管薄膜晶體管底板被用來創建電子皮膚。電子皮膚由96個傳感器像素陣列組成，每個像素由一個單一的薄膜晶體管控制，能感知24平方厘米範圍的空間壓力分佈。該電子皮膚可覺察0—15千帕的壓力。

塔卡哈斯說：“該電子皮膚的靈敏度比該實驗室去年研發的納米線電子皮膚傳感器提高了三倍，這是因為提高了單壁碳納米管設備的靈敏度，在未來，我們應該能夠提高我們的底板技術，通過添加各種傳感器或其它功能組件來拓展這種底板的應用，有望研發多功能的人造皮膚。此外，單壁碳納米管的底板可用於研製柔性顯示器。”