來源|Science Advances

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背景介紹

隨著柔性材料和加工技術(shù)的發(fā)展，柔性電子皮膚被視為下一代可穿戴電子設(shè)備的“新載體”。運(yùn)用柔性電子設(shè)備結(jié)合無線通信技術(shù)可以提高信號(hào)采集的準(zhǔn)確性和多樣性，在臨床檢測(cè)和精準(zhǔn)醫(yī)療中有巨大應(yīng)用潛力。

然而，柔性電路工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生并積累焦耳熱，導(dǎo)致人體佩戴不舒適甚至面臨皮膚燒傷的風(fēng)險(xiǎn)。此外，戶外溫度、光線以及對(duì)流效應(yīng)同樣會(huì)對(duì)柔性傳感系統(tǒng)的信號(hào)采集造成干擾。因此，開發(fā)可以與柔性電子設(shè)備良好結(jié)合的柔性材料，實(shí)現(xiàn)器件散熱、抗環(huán)境干擾等功能成為目前國際學(xué)界及工業(yè)界關(guān)注的前沿課題。現(xiàn)有的熱管理技術(shù)主要以基于熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流的方式進(jìn)行散熱，但是這些散熱模塊因?yàn)樽陨眢w積、重量以及剛性等限制而不適用于可穿戴柔性電子設(shè)備中。

02

成果掠影

香港城市大學(xué)于欣格/雷黨愿團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種通用的熱管理策略，通過使用超薄、柔軟的輻射冷卻界面（USRI），該界面允許通過輻射和非輻射傳熱來冷卻皮膚電子設(shè)備中的溫度，從而實(shí)現(xiàn)大于56°C的溫度降低。

USRI的輕質(zhì)和固有的柔性使其能夠用作適形密封層，因此可以很容易地與皮膚電子設(shè)備集成。從而可以演示包括柔性電路的焦耳熱被動(dòng)冷卻，提高表皮電子器件的工作效率，以及穩(wěn)定皮膚界面無線光電體積描記傳感器的性能輸出。這些結(jié)果為在先進(jìn)的皮膚界面電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)有效的熱管理提供了一條替代途徑，用于多功能和無線操作的醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)。

該論文以“Ultrathin, soft, radiative cooling interfaces for advanced thermal management in skin electronics”為題發(fā)表于《Science Advances》。

03

圖文導(dǎo)讀

圖2 USRI的結(jié)構(gòu)和光學(xué)表征。

圖3 用于皮膚電子設(shè)備中導(dǎo)電互連的被動(dòng)冷卻。

圖4 可拉伸射頻無線皮膚電子產(chǎn)品的被動(dòng)冷卻。

圖5 被動(dòng)冷卻增強(qiáng)皮膚電子設(shè)備中的連續(xù)生理信號(hào)監(jiān)測(cè)。

END

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審核編輯黃宇