由于新材料和新工艺的发现，半导体正在从被切割或成型成薄片或晶圆的刚性基板转向更灵活的塑料材料，甚至纸张。向更灵活的基板发展的趋势导致了从发光二极管到太阳能电池和晶体管等众多设备的制造。
乔治亚理工学院的研究人员发明了一种类似于第二层皮肤的材料，它的弹性比原来的尺寸提高了200%，而不会显著损失电流。研究人员说，这种软柔性光电探测器可以增强医疗可穿戴传感器和可植入设备的实用性，以及其他应用。
光电探测器今天被用作健康监测的可穿戴设备，如刚性指尖脉搏血氧计读数设备。它们将光信号转换成电信号，通常用于可穿戴电子设备上。
像橡皮筋一样可拉伸的
George W. Woodruff机械工程学院的Olivier Pierron教授说，考虑到传统的柔性半导体在几个百分比的应变下就会断裂，乔治亚理工学院的发现是“一个数量级的改进”，他的实验室测量了柔性电子在极端条件下的机械性能和可靠性。佐治亚理工大学报道．
Canek Fuentes-Hernandez曾是电气与计算机工程学院(ECE)的一名合作pi，现在是波士顿东北大学电气与计算机工程副教授。他说:“想象一下橡皮筋或类似于人类皮肤的柔软和可拉伸的东西，但又具有与固体或刚性半导体类似的电子半导体性能。”他说:“我们已经证明，你可以将可拉伸性构建到半导体中，使其保留检测光强度所需的电学性能，而这些光强度是用于室内照明的灯泡发出的光强度的1亿倍左右。”
非凡的坚韧和团队精神
负责国际项目的副教务长、欧洲经委会教授伯纳德·基佩伦(Bernard Kippelen)监督了该研究的第一作者、欧洲经委会博士候选人扬格拉克·帕克(younggrak Park)的工作。经过两年半的研究，Park发现了化合物的正确组合，产生了一种超软材料，在光照下能够产生和导电。
Park找到了半导体层所有部分的完美比例，以保持光电探测器的高性能。但要证明这种材料的可拉伸性是一项艰苦的工作，尤其是考虑到单层材料比人类头发还要薄1000倍。
Park依靠Kyungjin Kim(当时是乔治亚理工学院机械工程专业的博士生)来测试这种材料的可靠性。他继续为金提供更大、更厚的样品，直到一种厚度为500纳米的样品起作用。
“它仍然非常薄。在干燥的条件下，它会崩塌。我们不得不使用一个蓄水池来保持它的形状，”金回忆说，他现在是康涅狄格大学机械工程系的助理教授。
为了测试在光照下设备发出的电信号，必须在其上嵌入电子终端。然而，这些终端也必须是可变形的，否则整个设备就会变得僵硬。
欧洲经委会博士研究生Felipe Andres Larrain说:“制造可拉伸电子终端本身就是一个重大挑战。”他与Park密切合作，专注于嵌入式组件。他现在是智利阿道夫Ibáñez大学的助理教授。
虽然这种突破性的材料已经初步集成到光电探测器中，并进行了电功能测试，但还需要进行更多的测试和优化，以显示材料在多模式载荷下的拉伸性能和货架稳定性。
“令人兴奋的是，这些材料和设备将使我们能够发展什么——即，智能系统的概念。你可以拥有结合了传感器的功能表面，这些传感器可以监测各种物理特性，”格雷厄姆说。他是伍德拉夫机械工程学院的前任院长，现任马里兰大学工程学院院长。
Kippelen说:“这是跨学科研究的一个很好的例子——如果没有电气工程师和机械工程师之间的合作，这一切都不可能实现。”“在实验室里，我们没有任何可拉伸材料的经验。搞清楚如何衡量这一点需要很多毅力、创造力和辛勤工作。”
可能出现新的智能应用程序
研究人员最兴奋的是这种材料增强医疗可穿戴设备的潜力。通常情况下，使用刚性生物传感器的手表有局限性，因为弯曲手腕可以完全改变传感器的测量值。当一个人移动时，它们会受到“运动伪影”或图像质量下降的影响。
研究团队预计，除了可穿戴健康监测设备外，这种柔软和可拉伸的聚合物混合物还将有丰富的应用。Kim说:“这种柔软的装置也可能对生物电子应用的植入电子具有吸引力，因为它的界面与柔软的生物组织的动态运动一致，减少了异物反应。”
阅读更多可拉伸系统可以从穿戴者的呼吸和运动中获取能量，为可穿戴设备提供动力
拉腊因说:“潜力是巨大的。“从长远来看，你可以开发出可以增强甚至取代人眼的传感器，或者应用于机器人眼睛。”
富恩特斯认为这种材料可以应用于智能农业，农民可以在水果或其他农产品上安装光传感器，以监测生长、疾病和更好的收获时间。
Kippelen认为，这种可以探测超低光水平的橡胶样光电二极管可以在检测、识别和表征核燃料循环监测中的电离辐射方面得到应用。
