Takao Someya（染谷　隆夫）

日本东京大学 教授 博士生导师

研究领域：

有机晶体管、柔性电子、塑料集成电路、大面积传感器和塑料驱动器。

本文主要梳理了Takao Someya教授关于电纺纳米纤维的重要研究进展，供大家参考学习。

1. NPG Asia Materials：静电纺丝纳米纤维基柔性电子产品

➣日本东京大学Takao Someya教授团队对静电纺丝纳米纤维的柔性电子学进行了概述。

➣简要介绍了静电纺纳米纤维材料的独特结构和性能，并重点介绍了柔性/可拉伸电子器件的组装策略。

➣然后总结了利用静电纺纳米纤维设计和制造具有代表性的柔性/可拉伸电子器件的最新进展，如柔性/可拉伸导体、传感器、能量收集和存储设备以及晶体管。

➣对静电纺纳米纤维柔性电子学的研究进行了总结，并提出了未来的研究方向。

DOI: 10.1038/s41427-020-00267-8

2. Science：基于电纺纳米纤维的超灵敏压力传感器

➣本研究基于电纺纳米纤维开发出了超级灵敏的电容式纳米网络压力传感器。

➣该传感器由多层导电和电介质纳米网状结构组成，可以在制造过程中直接层压在人体皮肤上。

➣集成于皮肤的纳米网状电极具有可拉伸性、高度透气性以及极低的弯曲刚度，不会对皮肤产生任何机械约束或皮肤病学刺激，可以准确的监测手指压力，并且不会对人产生感官影响。

➣首先利用静电纺丝技术将水溶性聚合物聚乙烯醇（PVA）制备成宽度为300至500 nm的纳米纤维多层网状网络。然后，在PVA纳米网层上沉积100 nm厚的Au层后转移到皮肤表面。

DOI: 10.1126/science.abc9735

3. Adv. Health. Mater.：使用纳米网状电极进行皮肤阻抗测量以监测皮肤水合作用

➣在日常生活中实时监测皮肤水合作用以帮助诊断皮肤疾病的重要性不断扩大。

➣纳米网格电极表现出高生物相容性，表现出高水蒸气渗透性，从而产生防止皮肤潮湿的特性。

➣此外，使用纳米网格电极测量的皮肤阻抗与使用现有医疗设备测量的皮肤水化水平相关。

➣这项研究提供了一种在接近裸露皮肤的条件下测量皮肤水合作用的新方法。

DOI: 10.1002/adhm.202001322

4. Sci. Adv.：纳米网格皮肤应变计，可在最小机械约束下进行皮肤运动监测

➣开发一种可以长时间检测人体运动而不干扰皮肤自然运动的皮肤应变仪仍然是一个挑战。

➣提出了一种超薄耐用的纳米应变计，用于连续运动活动监测，最大限度地减少对自然皮肤运动的机械约束。

➣它的薄几何形状和柔软度对自然皮肤变形提供了最小的机械干扰。在讲话过程中，贴有纳米网格的面部表现出与没有纳米网格的面部相当的皮肤应变映射

➣作者展示了语音期间的长期面部污点映射以及实时稳定的全方位身体运动检测的能力。

DOI: 10.1126/sciadv.abb7043

5.  Adv. Mater. ：基于随机分布弹性聚合物纳米纤维的界面粘附改善增强高可拉伸金属纳米线网络

➣通过设计一种通过界面氢键连接的纳米纤维/纳米线(NFs/NWs)层/层结构，提出了一种制备多孔纳米网格型弹性导体的简单方法。

➣制备的导电材料由Ag NWs和聚氨酯(PU) NFs组成，同时具有高导电性(9190s cm-1)、高拉伸性能(310%)和良好的耐久性(在70%拉伸应变下循环变形1000次后电阻提高82%)。

➣多层结构的协同作用以及Ag纳米线与PU纳米线之间良好的附着力使其具有良好的力学性能。

➣在没有任何胶粘剂/胶带的情况下，导体可用作用于精确关节运动监测的透气应变传感器，以及用于连续电生理信号记录的透气感应电极。

DOI: 10.1002/adma.201903446

6. ACS Nano ：高度耐用的纳米纤维增强弹性导体用于贴身式可穿戴设备

➣制备了一种高度耐用的纳米纤维增强金属弹性体复合材料，它由(i)金属填料、(ii)弹性粘结剂基体和(iii)电纺聚偏氟乙烯纳米纤维组成，用于提高循环稳定性和导电性。

➣嵌入聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维具有增强纤维的作用，增强了材料的韧性，抑制了裂纹的扩展。

➣利用高导电性、耐用的弹性导体作为传感电极和导线，研制了一种贴身式多模态生理传感服。

➣在没有显著降低信号质量的情况下，成功地演示了对举重运动过程中心电图、肌电图和运动的连续长期监测。

DOI: 10.1021/acsnano.9b02297

7. Nat. Nanotechnol.：超软电子设备可监测动态搏动的心肌细胞

➣在不影响细胞自然运动的情况下，通过电探针对细胞进行长时间的定量监测仍然是一个挑战。

➣超软电子学的纳米网格可在水凝胶上监测人类诱导多能干细胞来源的心肌细胞的场电位，同时使它们在不受干扰的情况下动态移动。

➣由于纳米网的柔软性，附着纳米网的心肌细胞表现出与不附着纳米网的心肌细胞相当的收缩和弛豫运动。

➣多层纳米网格器件在液体环境中保持可靠的运行，使心肌细胞在96小时内的场电位记录没有显著的降解纳米网格器件或心肌细胞损伤。

DOI: 10.1038/s41565-018-0331-8

8. Nat. Nanotechnol.：超薄、轻便、可拉伸且高度透气的电子传感器

➣基于静电纺丝开发出一种超薄、轻便、可拉伸且高度透气的电子传感器（被称为“电子皮肤”），可以被直接、长期用于人体皮肤，且不会对皮肤产生刺激或是引发炎症反应。

➣首先通过静电纺丝技术，将生物相容性良好的水溶性聚合物聚乙烯醇（PVA）的纳米纤维编织成网状。接着，在其表面覆盖薄薄一层金（厚度为70-100纳米）作为导电材料。

➣使用的时候，将其放在皮肤表面并喷洒一些水，PVA会溶解并形成几十纳米厚的粘合剂层，从而使金纳米网粘附在皮肤上。

➣这种透水透气的“电子皮肤”可以很好地贴合在不规则的皮肤表面，对皮肤纹理、指纹、皱纹都没有影响。想去掉也很容易，洗一洗就行，PVA完全溶解之后金纳米网也就不会继续粘附在皮肤上了。

DOI: 10.1038/nnano.2017.125