??可拉伸彎折的仿生皮膚電子器件近年來迅猛發(fā)展，并且逐漸展現(xiàn)出改變?nèi)藗兩畹木薮鬂摿ΑＦ渲?，可拉伸的半?dǎo)體材料對于仿皮膚電子器件的實現(xiàn)具有至關(guān)重要的作用。雖然，目前可拉伸材料的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的理解已經(jīng)有了巨大的進展，但是，在實現(xiàn)超高的電學(xué)性能的同時，保持材料固有的良好機械拉伸性仍然是目前的挑戰(zhàn)。

目前，制備可拉伸共軛高分子的主流方法有三類：（1）引入柔性基團提高高分子鏈柔性或動力學(xué)相互作用，耗散所施加的應(yīng)變能；（2）引入納米限域效應(yīng)（nanoconfinement effect）增強鏈動力學(xué)并抑制較大晶體的生長以增加高分子鏈延展性；（3）利用應(yīng)力控制設(shè)計優(yōu)化材料幾何結(jié)構(gòu)。在這些策略中，通常都需要旋涂法實現(xiàn)高分子薄膜的沉積，這往往會導(dǎo)致無序、各向同性的形貌產(chǎn)生，從而限制電荷的有效傳輸。

針對于以上提到的問題，鮑哲南團隊報道了一種在可拉伸半導(dǎo)體材料里多尺度有序規(guī)整排列共軛高分子的方法。題為《Multi-scale ordering in highly stretchable polymer semiconductingfilms》發(fā)表在了最新的《Nature Materials》上。Jie Xu和Hung-Chin Wu是文章的共同第一作者。他們通過從單高分子鏈構(gòu)象到宏觀尺度的多尺度有序排列，大幅提升了共軛高分子薄膜里的電荷傳輸效率。

鮑哲南團隊創(chuàng)新性地運用帶花紋的微溝道涂層刀片溶液剪切（solution-shearing），大尺度沿電荷運輸方向排列共軛高分子的納米結(jié)構(gòu)。在結(jié)合過程中，納米尺度的空間約束重新排列鏈構(gòu)象并且促進短程π-π鍵排序，從而大幅降低電荷載流子傳輸?shù)哪芰縿輭?。此方法的?yōu)點在于，可以實現(xiàn)同時在分子尺度、中間尺度和宏觀尺度調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)，從而大幅改善其電學(xué)性能并且增強高分子鏈的機械拉伸強度。

圖示：結(jié)合圖案化刀片溶液剪切法（patterned-blade solution-shearing method）和納米約束效應(yīng)（nanoconfinement effect），實現(xiàn)了可拉伸半導(dǎo)體共軛高分子的多尺度有序排列。

該方法已應(yīng)用于制備五種不同的共軛高分子的可拉伸半導(dǎo)體薄膜，與自旋涂覆薄膜相比，它們的載流子遷移率均有較大提高，提高幅度高達六倍。制造的可拉伸晶體管的平均初始遷移率為1.5 cm2 V s -1，當(dāng)拉伸至100%應(yīng)變時遷移率沒有變化。利用該技術(shù)，鮑哲南團隊通過卷對卷工藝實現(xiàn)了米級尺寸薄膜涂層的制備，為大面積生產(chǎn)可拉伸半導(dǎo)體薄膜奠定了基礎(chǔ)。

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