橡胶电子器件实现CMOS功能新突破,可拉伸特性或引领电子技术变革
2025-11-13 15:31
来源:伊利诺伊大学格兰杰工程学院
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研究员于存江及其团队在材料和电子工程领域取得关键进展,成功开发出具备互补金属氧化物半导体(CMOS)功能的“橡胶CMOS”。这一创新成果发表于《科学进展》杂志,标志着橡胶电子学从概念走向实用化的重要一步。与传统CMOS依赖刚性金属和氧化物不同,橡胶CMOS通过可拉伸橡胶材料实现电路功能,同时具备高达50%形变下的稳定电性能,为电子器件设计开辟了全新路径。

传统CMOS技术虽广泛应用于智能手机、笔记本电脑等设备,但其刚性结构在弯曲或拉伸时易开裂失效。尽管现有研究尝试结合硅半导体与聚合物基底,但材料级弹性的缺失仍限制了与生物组织或动态表面的整合。橡胶电子学的兴起正源于此——通过将半导体、介电材料和互连线全部替换为本质可拉伸的橡胶,实现从组件到系统的全面柔性化。余教授团队此次突破的核心在于首次构建了由弹性n型和p型晶体管组成的完整CMOS架构,其数字逻辑门在大机械应变下仍能保持稳健功能,彻底解决了此前仅能展示p型材料的局限。

该技术的潜在应用已延伸至医疗与可穿戴领域。团队开发的“传感皮肤”可紧密贴合人体皮肤,为健康监测提供无感化解决方案;而基于橡胶CMOS的可穿戴手套则能直接在内部完成信息感知与处理,为软体机器人和人机交互带来革命性可能。余教授强调,尽管研究初衷源于医疗植入需求,但技术价值已远超生物医学范畴,未来或重塑多个行业的电子系统设计标准。

更多信息: Yongcao Zhang 等人,《基于弹性双型晶体管的可拉伸互补集成电子器件》,《科学进展》 (2025)。

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