摘要：柔性器件，如柔性电子器件和柔性能源储存器件，由于其在现代生活中的潜在应用，近年来引起了人们的广泛关注。柔性设备的发展日新月异，方法和制造工艺的创新极大地促进了柔性器件的研究。气体传感器件是对特定的气体分子产生相应的电学响应，以检测不同浓度的气体分子的设备。然而，现今大多数气体传感设备都不是柔性的，将气体传感应用到柔性设备中有很广阔的应用前景。本文着重介绍了柔性设备的先进材料和体系结构设计，介绍了柔性器件在现实生活中的应用。
关键词：柔性器件，纳米材料，气体传感
1.引言
随着移动互联网时代的到来，便携式电子设备作为最重要的信息处理设备之一，已经成为人类生活中不可或缺的一部分。传统的电子产品是以集成电路为基础的，这些集成电路大多是由刚性的、平面的半导体晶片制造的，不适合不规则的、柔软的或移动的物体，如有褶皱的衣服和人体皮肤[1-3]。传统电子技术的局限性直接导致了柔性电子技术的诞生。这一研究领域最近取得的巨大进展为未来的电子学开辟了新的前景。基于纳米线的化学传感器通常通过分析物分子表面吸附引起的电阻变化来检测分子。柔性电子技术在前沿技术领域提供了广泛的应用，如机器人和假肢中的电子皮肤[4-5]，医学领域的生物传感[6-8]和生物医疗器械。 除此之外，柔性电子技术在柔性电池[9-10]、晶体管[11-13]和显示器件[14]都起到重要的作用。但现阶段很少探究气体传感在柔性器件中的应用。所有这些技术以及引起了科学界和工业界的兴趣。因此，如何将柔性器件和化学气体传感器件整合到一个设备中值得研究。
- 柔性器件
2.1 柔性器件的组成
柔性的电子产品需要具有大型机械变形的能力,如弯曲、拉伸,扭曲和折叠,甚至变形到更复杂的形状,但设备同时保持高性能。这些理想的性能要求应用于柔性电子产品的材料具有较大的柔性等优良的物理化学特性。选择柔性基底和柔性材料是当前发展柔性气体传感器件的的主要挑战。事实上，很多传感涂层在拉伸时会脱离柔性基底。毫无疑问，新材料的发现和合成对柔性电子技术的发展起到了巨大的推动作用。
2.2 柔性材料
硅材料虽然在传统电子工业中得到了广泛的应用，但由于硅片固有的不灵活性和其微观结构的复杂制造工艺，在柔性电子器件的制造中应用有限。因此，寻找新型高柔性材料替代传统硅材料具有重要意义。许多材料可以用来制造柔性电子设备，如石墨烯[15]、碳纳米管[16-18]、金属纳米线[19]和导电聚合物[20-21]。这些材料可以分为两类:一类是无机材料，如传统的硅和无机纳米材料;另一类是有机材料，包括导电聚合物和电致发光有机分子。传统无机材料具有优良的物理化学性能，如导电性和导热性高，但大多数传统无机材料也有明显的缺点，如易碎、不易弯曲、不易拉伸等。为解决这个问题，许多科学家通过设计不同的纳米结构来改变柔性材料的性能。一维纳米材料，包括纳米管和纳米线，有许多不同于块体材料的 电、热和机械性能。而金属纳米线作为一种重要的导电薄膜材料，不仅具有良好的导电性能，并且具有优异的机械性能，是作为柔性透明材料的良好选择。
- 柔性器件在电子皮肤中的应用
人体皮肤具有显著而复杂的神经传感器单元，能够在感知外界环境的同时适应人体形态的变化。电子皮肤在替代人体皮肤、保持传感器功能的同时拉伸身体等方面有着巨大的应用潜力[22]。此外，一些电子皮肤表现出自我修复的特点，高度模拟人类皮肤。Li等人报道了具有生物肌肉特征的材料，具有较强的弹性和自愈能力[23]，他们利用配位配合物连接多二甲基硅氧烷链，形成网状结构，具有较高的拉伸性和自愈能力。自愈可以在低温下进行，不受表面老化和潮湿的影响。该材料在电子皮肤的应用中具有广阔的前景。尽管电子皮肤具有自身的特点，但是识别压力、声音和视觉等各个方面在人们的日常生活中也是非常重要的。
- 柔性器件在显示设备中的应用
与传统的刚性面板显示相比，下一代显示设备具有更好的灵活性。由于近年来相关技术的发展，包括衬底、阻挡层、电光材料和制造工艺，这一概念越来越接近于实际应用。通过简单地用脆性材料和结构代替形变材料和结构，可以在现有液晶显示器(LCD)的基础上实现柔性显示。然而，这些改性并不能使液晶显示器成为一种理想的具有较大且可逆变形的柔性显示器，因此一些新技术正在兴起。柔性有机发光二极管(OLED)是一种很有前途的器件，与LCD相比具有灵活性更好、功耗更低、更轻更薄、图像质量更好等优点。与LCD不同的是，OLED显示器是自发光的，因此OLED器件的结构与传统或柔性LCD有很大的不同。
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