摘要：蛇年到，福运到！在这充满希望的新一年，先祝大家像灵蛇般灵动聪慧，好运连连！在科技产品不断推陈出新的现在，可展开电子元件的应用越来越广泛，可它们却面临着抗疲劳性差、容易起皱拉伸等难题。今天一起来了解一个受植物启发的可展开电子元件——《Deployable ele
蛇年到，福运到！在这充满希望的新一年，先祝大家像灵蛇般灵动聪慧，好运连连！在科技产品不断推陈出新的现在，可展开电子元件的应用越来越广泛，可它们却面临着抗疲劳性差、容易起皱拉伸等难题。今天一起来了解一个受植物启发的可展开电子元件——《Deployable electronics with enhanced fatigue resistance for crumpling and tension》发表于《SCIENCE ADVANCES》，或许能打破这些困境。想知道它是如何做到的吗？让我们一起走进这个神奇的科技世界。
*本文只做阅读笔记分享*
1. 研究背景引入
大家好！今天带大家走进超酷炫的可展开电子元件世界！现在电子产品和机器人发展超迅速，对空间利用的要求越来越高。可展开结构就像哆啦A梦的神奇口袋，能从很小变得很大，这在很多领域都超有用，像医学、太空探索还有软机器人这些地方。
但是把电子元件放到可展开结构里，问题就来啦。用软材料吧，容易过度膨胀，里面气压上不去；用硬材料呢，反复折叠又容易让电子元件折坏，这可咋整？这就像 Goldilocks 找刚刚好的东西一样，得找到个完美平衡。
2. 从植物获取的灵感
植物特性介绍：大自然真的是超厉害的设计师！就像亚洲车前草，经常被动物和车踩，但是人家靠着又薄又能抗折叠拉伸的叶子顽强活着。它叶子的秘密武器就是分层结构和中间坚韧的叶脉，叶脉能防止叶子被扯破，分层结构还能保护叶脉不被折坏。
灵感应用到电子元件：研究的可变形电子复合材料（DTEC）就是跟亚洲车前草学的。它用两层PET把电极包起来，中间夹着PDMS，还加了超强的Kevlar纤维，就像给电子元件穿上了一件超坚固又有弹性的铠甲，能抗折叠还能抗拉伸。
3. 理论与实验分析-折叠性能
结构设计原理：DTEC能这么厉害，关键在于它的结构设计。这个柔性核壳结构把中性轴放在Ag NW层，这样折叠的时候，就像给电子元件找到了一个“安全区”，不会损失导电性。而且各层的厚度都是精心设计的，PET层很薄，能减少折叠时的应力，PDMS层弹性超好，能让中性轴稳稳待在该在的地方。
实验验证：把集成了 LED 的柔性核壳结构反复折叠，折了好几次面积都变小好多，但是 LED 还一直亮着，说明导电性没受影响。再看这个迟滞图，折叠的时候电阻会变，但展开后又能基本恢复，证明它的电气性能超稳定。就算重复折叠很多次，有 PDMS 层保护的电极也比没有的强太多啦，不会轻易出现塑料变形和电路断开的情况。
4. 理论与实验分析-拉伸性能
拉伸性能关键因素：可展开结构在充气的时候得能抗住很大的拉力，DTEC靠的就是 Kevlar 纤维。Kevlar 纤维就像钢铁侠的骨架，特别硬，能限制结构被拉伸。没加Kevlar纤维的时候，稍微拉一下，电极就坏了；加了之后，能承受的拉力大幅提升，还能防止撕裂。
实验数据说明：看这个拉伸测试，没Kevlar纤维的DTEC一拉就不行了，加了Kevlar纤维的，能承受的拉力强了好多倍，而且在很大的拉力下，电阻都很稳定。
还有哦，DTEC能轻松提起比自己重6667倍的东西，就像一个小小的大力士，这性能简直绝了！
和其他研究比起来，DTEC在折叠性和拉伸强度上都更厉害，成功打破了之前的那种“鱼和熊掌不可兼得”的困境。
5. DTEC在可展开抓手中的应用
抓手设计与功能：DTEC这么厉害，当然要应用到实际产品里啦！基于DTEC做的可展开抓手就像一个超智能的机械手掌。它里面集成了好多不同的传感器，像能感应距离的、测温度的、测压力的，这样就能随时知道抓取物体的各种信息。
性能优势展示：这个抓手在使用的时候，先被压缩得小小的，用的时候再充气展开。就算反复折叠和充气，它的电气性能都不会出问题。而且它力气超大，能抓起比自己重 7.2 倍的东西，还能通过传感器区分不同物体的温度、重量这些特性，抓软的东西也不会弄破，超厉害！和以前的充气抓手比起来，它既有传感器，展开能力和抓取能力还都很强，完全解决了以前的那些麻烦。
6. 研究总结与展望
DTEC在可展开电子设备中表现出色，但仍存在局限性，如Kevlar纤维导致电阻增加、抓手刚度不足、制造工艺有待改进等。未来需优化材料和设计，改进制造技术。
7. 一起来做做题吧
1、关于可展开结构的描述，以下正确的是
A. 可展开结构仅在航空航天领域有应用
B. 可展开结构从紧凑到展开状态的转变能力没有实际价值
C. 气球结构属于可展开结构，能通过加压快速展开实现体积膨胀
D. 可展开结构在折叠状态下占用空间大
2、亚洲车前草叶子能抵抗折叠和拉伸的关键原因不包括以下哪一项
A. 叶子的单层结构特性
B. 分层结构保护叶脉
C. 中央叶脉具有高拉伸强度
D. 坚韧的叶脉防止撕裂
3、DTEC 中加入 Kevlar 纤维的主要作用是
A. 使电子元件更美观
B. 提高 DTEC 的抗拉伸能力
C. 降低制作成本
D. 让 DTEC 更易折叠
4、关于可展开抓手的描述，错误的是
A. 可展开抓手集成了多种传感器用于监测物体信息
B. 可展开抓手在折叠和充气过程中电气性能不稳定
C. 基于 DTEC 的可展开抓手能抓取比自身重的物体
D. 可展开抓手可通过传感器区分物体的不同物理特性
参考文献：
Insic Hong et al. Deployable electronics with enhanced fatigue resistance for crumpling and tension. Sci. Adv.11, eadr3654(2025).
来源：知识泥土六二三