周学昌教授课题组：柔软且自粘附高导电聚合物—一种理想柔性电子学界面材料

chandler

柔性电子学作为一门新兴的学科，在健康医疗、可穿戴设备、柔性显示、生物电子、机器人、人机交互系统等领域具有广泛的应用前景。然而，在实际使用过程中，较弱的表界面结合力和错配的机械性能，容易导致器件的失效。因此，如何获得粘附力强、模量低、导电性高的理想柔性电子学界面成为了柔性电子领域的关键之一 （图1）。

图1、柔性电子学界面

         近日，深圳大学化学与环境工程学院周学昌教授课题组在柔性电子学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》发表了题为“Solution-processable, soft, self-adhesive, and conductive polymer composites for soft electronics”的研究论文，并入选了该期刊的“材料科学与化学”领域的编辑亮点论文（The Editors’ Highlights pages aim to showcase the 50 best papers recently published in an area）。该研究工作通过在导电聚合物网络中引入超分子作用，制备了柔软且自粘附的高导电聚合物界面材料，并成功应用于柔性电路、透明电极、发光器件、生物电极和肌肉训练可视化实时监控集成系统等方向。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2、自粘附电极及其在肌肉训练中的肌电信号检测应用

         该研究中周学昌教授课题组为了解决柔性电子学界面中的界面结合力弱、机械性能错配和导电性低的问题，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。该材料具有优良的加工性能。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。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2），并结合柔性发光器件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3）。

      

图3、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、制造以及多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：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28027-y


       文章来源：深圳大学
       周学昌，男，1982年出生，博士，深圳大学教授，化学系副系主任，深圳市海外高层次人才（孔雀计划B类），深圳大学优秀青年教师（“荔园优青”），化学和化学工程学位点硕士生导师。2005年毕业于中国科学技术大学并获高分子化学专业学士学位（导师：张广照教授），2005-2010年在香港中文大学化学系学习获硕士、博士学位(微流体专业方向，导师：郑波教授)。2010年8月至2014年1月在香港理工大学郑子剑教授研究组从事博士后工作。2014年3月起，作为副教授受聘于深圳大学化学与环境工程学院，2017年1月起，任特聘研究员。研究背景和兴趣主要包括高精度表面图案化技术、微流控系统、微纳芯片制造、3D聚合物刷打印术、柔性导体等。主持(2项)和参与(2项)国家自然科学基金项目，主持(2项)和参与(1项)深圳市基础研究项目，深圳市孔雀计划启动项目1项，深圳大学新进青年教师启动项目1项。迄今在国际知名期刊上发表学术论文40余篇，包括：Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Mater. Horiz.、Nat. Commun.、Small、Adv. Sci.、J. Mater. Chem. C、Anal. Chem.、Nanoscale、Macromolecules、Macromol. Rapid Commun.、J. Phys. Chem. B等；论文被引用近700次，H 因子为15；拥有2项美国专利；受Nanoscale期刊邀请撰写三维图案化聚合物刷领域的“feature article”；研究成果被英国皇家化学会的Chemistry World、Nature出版集团的NPG Asia Materials、MaterialsViews China、ChemistryViews等期刊媒体报道。