與生物組織相容并適應(yīng)身體運(yùn)動(dòng)的類膚彈性電子產(chǎn)品是皮膚傳感器、身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和植入式生物電子的理想選擇。與硅基器件等常規(guī)剛性電子相比，由于器件密度低，彈性電子學(xué)目前在并行信號(hào)記錄和處理方面受到限制。因此，生物集成電子學(xué)通常采用混合方法來整合剛性和可伸縮部件，但這種混合方法會(huì)導(dǎo)致剛-軟界面的局部應(yīng)力，并在與生物系統(tǒng)接觸時(shí)在力學(xué)性能上不匹配。為了構(gòu)建全彈性傳感系統(tǒng)，應(yīng)將直接與生物系統(tǒng)接觸的剛性芯片替換為彈性芯片。制造高密度電路的主要限制是聚合物電子材料缺乏可擴(kuò)展的圖案方法，特別是將軟和彈性電子材料的微/納米圖案化為復(fù)雜、高密度、多層功能器件和電路。
硅基半導(dǎo)體行業(yè)的一項(xiàng)主要技術(shù)——光刻技術(shù)，成功地將硅晶體管的通道長(zhǎng)度縮小到納米級(jí)，從而允許高度集成電路制造。不幸的是，傳統(tǒng)的光刻膠不適應(yīng)聚合物電子材料（如半導(dǎo)體和導(dǎo)體）的微/納米亞布，因?yàn)楣饪棠z與活性聚合物電子材料缺乏化學(xué)正交性。雖然聚合物材料的溶液處理允許以低生產(chǎn)成本（如屏幕或噴墨打?。┹p松制造，但這些是低密度圖案技術(shù)，空間分辨率為數(shù)百微米。
斯坦福大學(xué)鮑哲南院士團(tuán)隊(duì)在Science報(bào)道了他們的最新成果，為了解決以上提到的這些限制，他們開發(fā)了一種用于生產(chǎn)高密度彈性電路的單片光學(xué)微平版印刷工藝（稱為PhotoAssist），這個(gè)過程涉及對(duì)聚合物電子材料進(jìn)行直接光學(xué)平版印刷（圖1A-D）。作者利用了聚合物材料的功能化后特性和傳統(tǒng)光刻印刷的優(yōu)勢(shì)，包括高空間分辨率和每個(gè)圖案元素的低成本。PhotoAssist通過一系列紫外光照射直接固定多種電活性材料，而無需光刻膠和剝離過程。
具體而言，作者使用高效的光引發(fā)卡賓插入反應(yīng)作為半導(dǎo)體聚合物和絕緣聚合物的一般交聯(lián)方法（圖1E）。此外，作者還引入了紫外線敏感聚乙二醇二醇丙烯酸酯（PEGDMA），以實(shí)現(xiàn)化學(xué)無改性導(dǎo)電聚合物的雙網(wǎng)介導(dǎo)直接光學(xué)光刻。所有基于聚合物的透明彈性電子設(shè)備僅通過四個(gè)步驟的直接光學(xué)微平版印刷制造，而無需額外的保護(hù)、蝕刻、轉(zhuǎn)移或?qū)訅汗に嚕▓D1F）?；诮宦?lián)的圖案化策略使每一層都能穩(wěn)定固定并具有耐化學(xué)性，從而使晶圓規(guī)模的逐層順序沉積成為可能。
這些器件可以在不影響其電子和機(jī)械特性的情況下大規(guī)模制造并具有優(yōu)異的均勻性，為皮膚和彈性電路的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
值得說明的是，因?yàn)榇缤链缃鸬陌婷?，Science上的文章一般只有3-4個(gè)圖，本文有5個(gè)圖，足以看出本文的重要程度以及突破性！
圖1. 用于高密度彈性電路的單片光學(xué)微光刻技術(shù)
圖2. 導(dǎo)電聚合物的雙網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)直接光學(xué)光刻
圖3. 卡賓介導(dǎo)的半導(dǎo)體和絕緣聚合物直接光學(xué)光刻
圖4. 利用單片光學(xué)微光刻技術(shù)制作高密度、高度均勻彈性晶體管陣列
Monolithic optical microlithography of high-density elastic circuits. Science 373 (6550), 88-94.
https://science.sciencemag.org/content/373/6550/88
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