由于新的材料和制造发现，半导体正在从切割或形成薄盘或晶圆的刚性基材上转移到更灵活的塑料材料，甚至是纸张。从发光二极管到太阳能电池和晶体管，趋于灵活的底物的趋势导致了许多设备的制造。

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佐治亚理工学院的研究人员创造了一种材料，其作用类似于第二皮肤层，并且比原始尺寸高达200％，而不会显着失去电流。研究人员说，柔软的柔性光电探测器可以增强医疗可穿戴传感器和可植入设备的效用，以及其他应用。

如今，光电探测器用作可穿戴设备进行健康监测，例如刚性指尖脉搏血氧仪阅读设备。它们将光信号转换为电信号，通常用于可穿戴电子设备。

像橡皮筋一样拉伸

鉴于传统的灵活半导体在几个百分之几的压力下破裂，佐治亚技术的发现是“改善了劳动令”，乔治·W·伍德拉夫机械工程学院的教授奥利维尔·皮尔伦（Olivier Pierron）说，他的实验室衡量了机械性能。在极端条件下灵活电子设备的可靠性，报道佐治亚理工学院。

“Think of a rubber band or something that’s soft and stretchable like human skin yet has similar electrical semiconducting properties of solid or rigid semiconductors,” said Canek Fuentes-Hernandez, a co-PI formerly in the School of Electrical and Computer Engineering (ECE) and now an associate professor in Electrical and Computer Engineering at Northeastern University in Boston. “We’ve shown that you can build stretchability into semiconductors that retains the electrical performance needed to detect light levels that are around hundred million times fainter than produced by a light bulb used for indoor illumination,” he said.

非凡的坚韧和团队合作

国际倡议副教务长伯纳德·基佩伦（Bernard Kippelen）负责监督该研究的第一作者和博士学位的扬格拉克公园（Youngrak Park）的作品。ECE的候选人。经过两年半的研究，Park发现了正确的化合物组合，这些化合物产生了超柔软的材料，并在暴露于光线时能够产生和传导电力。

帕克（Park）发现了半导体层的所有部分的理想比率，以保持光电量的高性能。但是，证明材料的可拉伸性是艰苦的工作，尤其是考虑到单层比人的头发薄1000倍。

公园依靠Kyungjin Kim，然后是佐治亚理工学院博士学位。机械工程专业的学生，​​以测试材料的可靠性。他继续为KIM提供更大，更厚的样品，直到一个厚度为500纳米的厚度为止。

“它仍然超级瘦。在干燥条件下，它只会崩溃。我们不得不使用水库来保持其形状。” Kim回忆说，Kim现在是康涅狄格大学机械工程系的助理教授。

为了测试在照明下从设备中传出的电信号，必须将电子端子嵌入其上。然而，这些终端也必须变形，否则整个设备将变得僵化。

ECE PhD研究生Felipe Andres Larrain说：“制造可拉伸的电子码头本身就是一个重大挑战。”他与Park紧密合作，专注于嵌入式组件。他现在是智利阿道夫·伊巴涅斯大学的助理教授。

虽然最初已将这种突破性材料集成到光电探测器中并测试了电气功能，但需要进行更多的测试和优化，以显示材料在多模式载荷及其架子稳定性下的可拉伸性。

“令人兴奋的是这些材料和设备将使我们能够发展 - 即情报系统的概念。您的功能表面可以结合传感器来监视各种物理特性，”伍德拉夫机械工程学院的前主席格雷厄姆说，现在是马里兰大学工程院长。

基佩伦说：“这是跨学科研究的一个很好的例子 - 如果没有电气和机械工程师之间的合作，这项工作是不可能的。”“在实验室中，我们没有任何可拉伸材料的经验。弄清楚如何衡量这种情况需要很多毅力，创造力和努力工作。”

新的智能应用程序可能

研究人员对材料增强医疗可穿戴设备的潜力感到最兴奋。通常，使用刚性生物传感器的手表有局限性，因为弯曲手腕可以完全改变传感器的测量值。当一个人移动时，它们受到“运动伪像”或降级图像质量的约束。

研究小组预计，可穿戴可穿戴设备的柔软和可拉伸聚合物混合物可用于健康监测。Kim说：“由于界面符合软生物组织的动态运动，因此软设备对于生物电子应用的可植入电子设备也可能具有吸引力，从而减少了异物的反应。”

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“潜力很棒，”拉兰补充说。“从长远来看，您可以开发可以增强甚至更换人眼或应用于机器人眼睛的传感器。”

Fuentes看到了在智能农业应用中工作的材料，农民可以将光传感器连接到水果或其他农产品中，以监测生长，疾病和更好的时间收获。

Kippelen认为检测到超低光水平的橡胶状光二极管可以在检测，识别和表征核燃料循环监测的电离辐射方面的应用。