柔性电子设备持续以很高的速度在发展。实际上，一种柔性电子设备将很快以可弯曲智能手机或平板电脑的形式来到我们的口袋和背包中。尽管发展速度很快，在柔性电子器件领域依然有一个不容忽视的问题。在可伸缩和可变形体系里，绝大多数器件使用的是无机组件而不是有机组件。对于有机材料器件来说，一个主要障碍就是这些器件非常难制备。典型的图案和光刻制备方法不但成本高昂，而且很费时。然而，尽管有着这些挑战，有机材料与无机材料组件相比仍然有很多优势（例如成本，可弯曲度，原料来源）。这使得寻求经济有效的制备方法变得很重要。

（图示为位于高柔性、可伸缩、可变形的独立高分子基体上的有机电子器件。图片来源：Ju-Hyung Kim）

日前，《Journal of Polymer Science B: Polymer Physics》报道了韩国嘉泉大学和釜庆大学的Soonmin Seo教授和他同事们的最新研究突破。在报告中，他们描述了一种新的方法，在独立高分子基体上制备由有机器件组成的电子回路，这种设备有着很高的柔性，可伸缩性和可弯曲性。使用这个新的技术，他们可以制备并研究集成有机薄膜传感器（OTFTs）和有机光电（OPV）器件。该高分子基体由紫外光固化聚氨基甲酸酯丙烯酸酯（PUA）和聚二甲基硅氧烷骨架的混合物组成。这个基体的结构包括三个区域：小片平板，弹簧型桥接，和连接块。正如Soonmin Seo教授和他同事们写道，“制备上有机设备的小平板(1 mm × 1 mm)与邻接的平板，通过弹簧型桥接（150 mm宽）与连接块（直径275 mm）相联接。”连接块们被用来组成带有大量弹簧型桥接的基体，以此来提高基体的机械强度；弹簧型桥接在提高PUA基体的柔性和可延伸性方面有重要作用。这是因为，弹簧型桥接可以大大的释放作用在小平板上的外力，因而，这些小平板们大体上可以不受可以造成其基体解体的应力和应变。在图案光刻的制造过程中，基体的维度，形状和组成可以根据具体使用目的来调整。高分子聚合桥接和连接块也可以根据柔性和可伸展电极来制造，而没有额外的光刻过程。

（图示为PUA基体上的有机薄膜传感器。图片来源：Ju-Hyung Kim）

在已经成功获得PUA基体的情况下，这个韩国科研团队把注意力转向了器件制造。他们的首要目标就是集成OTFT，该器件分别使用电极（铝、金），聚甲基丙烯酸甲酯，以及并五苯作为电介质和活性层。这个器件的场效应传感器性能测试结果，在弯曲条件下显示出很小的降低。“器件的平均空穴迁移率，在弯曲70%的条件下略微变化了不超过4.5%，而且，在弯曲达30%的条件下几乎没有显著变化（少于1%的平均空穴迁移率）。”这些结果显示，通过弯曲作用而施加在PUA片上的外力，在小应变区域内，被弹簧型桥接充分释放掉了。在半球平面上关于OTFT体系的进一步的研究再次确认，基体的分解很少奏效。“这些器件的平均空穴迁移率，在连续循环独立弯曲一百次后的改变了不超过9%”。

这种PUA基体有很高的透光率（在300-1100nm范围内达到约90%透光率），使得其成为太阳能光伏器件的理想选择，这光伏器件是此项研究中的第二级研究。体异质结OPV器件由聚（ 3,4-亚乙基）- 聚（苯乙烯磺酸盐）的缓冲层来制造，而光活性层包含C61-丁酸甲酯、聚（3-己基噻吩-2,5-二基） 和Al电极，PUA基体并覆盖氧化铟锡，这样就组成了整个系统。然后，基于PUA的OPV器件在玻璃片和塑料半球上进行测试。与玻璃片相比，在塑料板球上测试的性能稍微低几个百分点。这个发现已经考虑到了玻璃片的透光率高于塑料这一点问题。然而，需要更多的工作来优化这个器件，这是一个崭新的高柔性光电子器件的发展路线已经露出端倪。

Soonmin Seo教授和他同事们最后总结道，“我们预计这些结果可以应用于多元柔性，可伸展性，可弯曲性有机设备和集成电路上，这些可以引领未来在科学与工程中诸多领域的应用。”

新材料在线编译团队编译整理——翻译：Gary