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  進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，柔性可拉伸電子器件取得了飛速的發(fā)展與突破并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如：醫(yī)療健康、智能感知、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和軟機(jī)器人等。高性能、多功能的可拉伸電子器件離不開大量的集成電路芯片（IC）。然而這些無機(jī)剛性ICs的引入往往伴隨著器件延展性犧牲，同時(shí)剛性ICs與柔性基底之間的力學(xué)失配也會(huì)使器件拉伸過程中的可靠性大打折扣。因此，保證拉伸過程中ICs與柔性電路之間的穩(wěn)定結(jié)合尤為重要。另一方面，除了功能特性之外，可拉伸電子器件的安全性與舒適性也正在成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，無論是材料本身還是其成型后基底的力學(xué)性能、透氣性等都會(huì)對(duì)穿戴者的體驗(yàn)造成重要影響。因此，研究人員們一直在努力探索性能卓越、安全舒適、穩(wěn)定可靠的可拉伸電子器件制造方案。

  針對(duì)上述挑戰(zhàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙剛課題組提出了一種力學(xué)梯度的策略來制備出包含剛性ICs的高性能可拉伸電子器件。該方案以靜電紡絲制備的熱塑性聚氨酯（TPU）薄膜作為基底，模板印刷的液態(tài)金屬（LM）電路作為柔性互聯(lián)導(dǎo)體，然后使用PVA溶液將剛性的ICs固定在LM電路上。這是一種從剛性（ICs）-高彈性模量（PVA膠）-低彈性模量（TPU納米纖維膜）-液態(tài)（LM電路）的力學(xué)梯度策略，其可以有效的引導(dǎo)器件拉伸過程中的變形梯度，從而維持剛?cè)峤涌诘姆�(wěn)定性。我們通過有限元分析（FEA）和顯微觀察（SEM）的方法證明了力學(xué)梯度理論的科學(xué)性。最終，獲得了安全、舒適且超級(jí)可拉伸（>900%）的高性能柔性電子器件，并且進(jìn)一步驗(yàn)證了其在智能傳感、人機(jī)交互和柔性顯示等領(lǐng)域中的應(yīng)用。相關(guān)工作以“Mechanical Gradients Enable Highly Stretchable Electronics Based on Nanofiber Substrates”為題，發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces。中國科大信息學(xué)院博士生王蒙、碩士生王凱為論文并列第一作者。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目支持。