【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种柔性电子设备及其用途。本公开还涉及形成该柔性电子设备的方法。
技术介绍
1、近几十年来，可拉伸混合电子设备(stretchable hybrid electronics)由于其对机械变形的高耐久性，可能已经吸引了对植入式/皮肤上医疗保健应用的极大关注。传统上，可拉伸混合电子设备可以由三种类型的基本组件组成：使用选择性暴露的保护性封装、使用人类/软体机器人机械匹配的功能性软组件、以及使用硅基(silicon-based，si-based)微电子技术的刚性组件(图1a)。在通过模块化接口集成在一起之前，由于这些组件不同的加工技术、功能、形状因素、材料选择，可以独立制造这些组件。换句话说，可以通过将不同的模块连接在一起来组装可拉伸混合设备(图1a)。术语“组件”和“模块”可以在本公开中互换使用。各种各样的模块可被分类为三种基本类型：机械地匹配人类的组织和/或皮肤或软体机器人的软模块、包括硅基微电子的刚性模块、以及用于保护的封装模块。
2、尽管基本组件(或模块)可能已经被广泛探索，但是这些基本组件之间的连接仍然存在弱结合和低拉伸性的问题，这限制了整个设备的鲁棒性和复杂性。这可能是因为每个模块由不同的材料制成，具有不同的形状因子，并且需要不同的加工技术，独立制造并且随后使用传统上可获得的导电糊剂(paste，也称为浆料、膏)(例如各向异性导电膜(anisotropic conductive film，acf)和银糊剂)组装。例如，用于连接的传统常用方法可以是使用可用的导电糊剂，例如各向异性导电膜(acf)、银糊剂
3、因此，需要提供解决上述一个或多个限制的解决方案。
技术实现思路
1、各种非限制性实施例涉及通用接口(universal interface)，通用接口能够以即插即用的方式将软模块、刚性模块、以及封装模块可靠地连接在一起，以形成鲁棒且高度可拉伸的设备。通用接口在本公开中可以称为“双相纳米分散(biphasic nano-dispersed，bind)接口”。
2、在各种非限制性实施例中，接口可以包括金属纳米颗粒(metallicnanoparticle)和软弹性聚合物(soft elastomeric polymer)的互穿相(interpenetrating phase)，其可以通过简单地压在一起而不使用糊剂来连接任何前述模块。通过该接口连接的软-软模块(soft-soft modules)分别实现了600％和180％的机械拉伸性和电拉伸性。也可以连接基于例如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和硅基板(substrate，也称为基底)的软模块和刚性模块。软模块上的封装具有很强的粘性，显示出高达0.24n/mm的接口韧性，比传统封装大60倍。任何承载bind接口的模块都可以简单地面对面地压在一起，以在短时间内形成bind连接(图1c)。例如，可以通过将金(au)或银(ag)纳米颗粒热蒸发到约100μm厚的自粘苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(styrene-ethylene-butylene-styrene，sebs)热塑性弹性体上来制备bind接口，该弹性体代表广泛用于可拉伸电子设备中的软模块(参见例如实施例2a)。靠近sebs基质表面的纳米颗粒可以形成双相结构，其中，一些纳米颗粒浸入sebs基质中，而另一些纳米颗粒部分暴露于基质上方(图1b)。这种接口结构在表面产生暴露的sebs和金，并在基质内部产生互穿的金纳米颗粒。暴露的sebs增强了结合，而暴露和浸入的金纳米颗粒保持了连续的电路径，允许具有bind连接的模块即使在拉伸或变形时也能保持功能。
3、某些非限制性实施例涉及用于涉及上述接口的体内神经调节(in vivoneuromodulation)的直接可拉伸电极(straightforward stretchable electrode)。某些非限制性实施例还涉及上述接口的更复杂的皮肤上肌电图电极(on-skinelectromyography electrode)。模块化集成改善了所有实施例中的信号质量和电极性能。可以预期，这种可作为即插即用接口的接口简化并加速了皮肤上和可植入的可拉伸设备的开发。
4、传统上，可拉伸混合设备已经能够对生理信号进行高保真的植入式和皮肤上的监测。这些传统设备可以包含符合人类和软体机器人机械要求的软模块、包含硅基微电子的刚性模块和保护性封装模块。虽然这些设备可以是机械柔顺的(mechanicallycompliant)，但各模块之间的连接(即接口)可能经历应力集中(stress concentration)，这限制了各模块的拉伸并最终导致脱粘失败(debonding failure)。上述接口能够解决这些限制。
5、在第一方面中，提供了一种柔性电子设备，包括：
6、第一组件，包括第一双相部分；
7、第二组件，
8、其中，第一组件和第二组件与配置在第一组件和第二组件之间的导电可拉伸接口接触，
9、其中，导电可拉伸接口包括粘合到第二组件的一部分的第一双相部分，以及
10、其中，第一双相部分包括第一聚合物，第一聚合物具有
11、(i)部分覆盖有金属纳米颗粒的表面，金属纳米颗粒部分暴露于表面，以及
12、(ii)完全嵌入第一聚合物中的金属纳米颗粒。
13、在另一方面，在第一方面的各种实施例中，提供了形成柔性电子设备的方法，包括：
14、形成包括第一双相部分的第一组件；
15、形成第二组件；
16、将第一组件和第二组件彼此按压以形成导电可拉伸接口，所述导电可拉伸接口配置在第一组件和第二组件之间并与第一组件和第二组件接触，
17、其中，导电可拉伸接口包括粘合到第二组件的一部分的第一双相部分，
18、其中，第一双相部分包括第一聚合物，第一聚合物具有
19、(i)部分覆盖有金属纳米颗粒的表面，金属纳米颗粒部分暴露于表面，以及
20、(ii)完全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性电子设备，包括：
2.根据权利要求1所述的柔性电子设备，其中，所述导电可拉伸接口没有粘合糊剂。
3.根据权利要求1或2所述的柔性电子设备，其中，所述第二组件粘合到所述第一双相部分的所述部分包括第二双相部分。
4.根据权利要求3所述的柔性电子设备，其中，所述第二双相部分包括第二聚合物，所述第二聚合物具有
5.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性电子设备，其中，所述第一聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物。
6.根据权利要求4所述的柔性电子设备，其中，所述第二聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性电子设备，其中，所述金属纳米颗粒包括金和/或银。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的柔性电子设备，
9.根据权利要求4所述的柔性电子设备，
10.根据权利要求4所述的柔性电子设备，其中，完全嵌入所述第一聚合物的所述金属纳米颗粒和完全嵌入所述第二聚合物中的所述金属纳米颗粒存在于
11.根据权利要求1至10中任一项所述的柔性电子设备，其中：
12.根据权利要求1所述的柔性电子设备，其中，所述第二组件是封装层。
13.根据权利要求11所述的柔性电子设备，其中，具有比所述第二组件更高刚性的所述第一组件包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃、或硅。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的柔性电子设备，其中，所述柔性电子设备是电极或互连。
15.根据权利要求14所述的柔性电子设备，其中，所述电极是：
16.一种形成根据权利要求1至15中任一项所述的柔性电子设备的方法，包括：
17.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述第一组件包括：
18.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述第二组件包括：
19.根据权利要求16所述的方法，当所述第一组件具有比所述第二组件更高的刚性时，形成所述第一组件包括：
20.根据权利要求16所述的方法，当所述第一组件具有比所述第二组件更高的刚性时，形成所述第二组件包括：
21.根据权利要求16所述的方法，当所述第二组件是封装层时，形成所述第一组件包括：
22.根据权利要求16所述的方法，当所述第二组件是封装层时，形成所述第二组件包括：
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述柔性电子设备是神经调节电极或21通道肌电图电极，形成所述第一组件包括：
24.根据权利要求16所述的方法，其中，所述柔性电子设备是神经调节电极或21通道肌电图电极，形成所述第二组件包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种柔性电子设备，包括：
2.根据权利要求1所述的柔性电子设备，其中，所述导电可拉伸接口没有粘合糊剂。
3.根据权利要求1或2所述的柔性电子设备，其中，所述第二组件粘合到所述第一双相部分的所述部分包括第二双相部分。
4.根据权利要求3所述的柔性电子设备，其中，所述第二双相部分包括第二聚合物，所述第二聚合物具有
5.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性电子设备，其中，所述第一聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物。
6.根据权利要求4所述的柔性电子设备，其中，所述第二聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性电子设备，其中，所述金属纳米颗粒包括金和/或银。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的柔性电子设备，
9.根据权利要求4所述的柔性电子设备，
10.根据权利要求4所述的柔性电子设备，其中，完全嵌入所述第一聚合物的所述金属纳米颗粒和完全嵌入所述第二聚合物中的所述金属纳米颗粒存在于所述第一聚合物和所述第二聚合物中不超过90nm的深度处。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的柔性电子设备，其中：
12.根据权利要求1所述的柔性电子设备，其中，所述第二组件是封装层。
13.根...
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