美国研究员用亚麻纤维“织成”晶体管

每日科学(记者冯卫东)——塔夫茨大学的官方网站最近宣布，该大学的研究人员已经开发出一种由亚麻纤维制成的晶体管。由这些晶体管制成的全柔性电子设备可以编织成织物，穿在皮肤上，甚至(理论上)通过外科手术植入体内进行诊断监测。相关结果发表在《美国化学学会——应用材料和界面》杂志上。

研究人员表示，新设计的晶体管可以制成简单的光纤逻辑电路和集成电路。这些电路将取代目前许多柔性电子设备中最后剩下的刚性元件，并且可以与基于光纤的传感器相结合，形成完全柔性的多路复用设备。全柔性电子设备可以适应不同形状的各种应用，并允许*移动而不影响功能。

目前，大多数柔性电子器件通过将金属和半导体图案化成柔性“波”结构或使用自柔性材料(如导电聚合物)来适应嵌入其中的生物组织(皮肤、心脏甚至脑组织)来实现柔性。

在实验中，研究人员使用基于光纤的晶体管创建了一个简单的小型集成电路，并将其连接到基于光纤的传感器阵列，以监控钠离子和铵离子(心血管健康、肝脏和肾脏功能的重要生物标志物)在不同部位的浓度变化。

这项研究的一个重要创新是使用注入电解质的凝胶作为光纤周围的材料，并连接到栅极线。凝胶由二氧化硅纳米粒子组成，可以自组装成网络结构。通过浸涂或快速擦拭，电解质凝胶可以容易地沉积在纤维上。与传统晶体管中用作栅极材料的固体氧化物或聚合物相比，电解质凝胶在拉伸或弯曲时具有弹性。

研究人员表示，与基于聚合物和其他柔性材料的电子产品相比，基于纤维的电子产品具有优异的柔性、材料多样性以及无需洁净室即可生产的能力。在未来，基于纤维的电子诊断设备可以非常薄、柔软和灵活，足以与它们测量的生物组织无缝集成，从而使它们几乎不被患者注意到。