Advanced Electronic Materials: 仿生可拉伸有机电化学晶体管

有机电化学晶体管(OECT)具有结构简单,低电压工作,离子液工作环境等优点,因此被广泛应用于生物检测领域。可拉伸的OECT则可被进一步应用于可穿戴器件、健康检测和电子皮肤,在医疗健康领域中起到重要作用。然而目前在可拉伸OECT的制备过程中仍存在一些挑战,比如报道的制备方法均涉及较为复杂的工艺,且往往只能提供单轴可拉伸性能。

香港理工大学严锋研究团队基于簕杜鹃,提出了一种制备可拉伸OECT的新方法。由簕杜鹃倒模制成的PDMS基底保留了簕杜鹃表面的二维波浪结构。因此基于此基底制作的OECT器件可利用其波浪结构减少器件受到的有效应变,从而保护活性层和金属电极。除此之外,为了进一步提高器件的可拉伸性能,该团队还利用喷墨打印技术将导电有机物PEDOT: PSS打印于金电极之上,形成复合结构电极。当金电极因拉伸破裂而不再导通时,导电有机物可以提供替代的导电通道,从而确保了复合电极在较高应变下也能保持高导电性。以上方法的有效性通过实验测量和理论模型分析得到了验证。使用该方法制得的器件具有最高30%的双向可拉伸性能,同时弯曲半径可达15 mm。基于该可拉伸器件制作的葡萄糖传感器检测限为1 µM,满足了葡萄糖人体体液检测的要求。

该研究展示了一种新型的制备可拉伸OECT的方法,为未来OECT在可穿戴器件和电子皮肤领域的应用铺平了道路。相关论文以“Biomimicking Stretchable Organic Electrochemical Transistor”为题在线发表在Advanced Electronic Materials (DOI:10.1002/aelm.201900566)上。第一作者为香港理工大学应用物理系硕士研究生李沅哲。