我国学者研制出适用于可穿戴集成电路的三维液体二极管

　　

图 （a）基于三维液体二极管的柔性透气集成电路原理示意图；

（b）三维液体二极管的流体动力学仿真

　　在国家自然科学基金项目（批准号：62122002）等资助下，香港城市大学于欣格副教授团队在柔性、透气可穿戴集成电子器件方面取得进展。研究成果以“一种适用于柔性、集成透气电子的三维液体二极管（A three-dimensional liquid diode for soft, integrated permeable electronics）”为题，于2024年3月27日在线发表于《自然》（Nature）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07161-1。

　　器件-皮肤界面稳定性是决定可穿戴电子设备长期、精准信号监测的重要因素。有限的透气、透汗性导致汗液累积，不仅造成用户热生理不适，更会破坏器件-皮肤界面，严重降低柔性传感器的检测精度。如何实现高集成可穿戴电子的透气、透汗性是该领域亟需攻克的难题。

　　于欣格团队受自然界生物（猪笼草）特殊表面上液体自发输运现象的启发，设计了一种使液体在三维尺度上进行自发、定向输运的结构，称为三维液体二极管。基于流体自发输运理论分析模型及表面张力调控机制，他们采用选择性等离子体处理手段实现了汗液的垂直输运，同时构建了超亲水微纳结构实现了液体的横向导通，使液体输运速率超过人体正常排汗速率的4000倍。基于此技术，团队开发了一套高透气、透汗的柔性集成电子设备，实现了在日常活动和运动状态下长达七天的连续、精准心电检测。

　　项目研究工作显著提升了柔性电子在长期服役中的监测精度、稳定性及用户舒适性，为研发临床监护、长期健康监测的可穿戴设备提供了新策略。