轻量可穿戴柔性-硬质电子系统组装技术

项目名称：轻量可穿戴柔性-硬质电子系统组装技术

团队成员介绍：

刘商鉴: 清华大学集成电路学院22级博士生

刘梓涵：清华大学药学院22级博士生

印嘉驹：清华大学集成电路学院22级博士生

指导老师介绍：

张琦博士，清华大学基础工业训练中心讲师。研究领域涵盖先进功能材料在能源、电子和医工交叉领域的应用探索，以及增材制造和人工智能技术在先进功能材料中的应用。近年来先后参与国家国防科工委等多项科研课题。

项目概述：

柔性混合电子系统，通过结合功能化柔性传感单元与高性能硬质计算芯片，成为推动可穿戴医疗设备、人机交互和软体机器人走向实用化的关键路径。然而，柔性基底与硬质电路之间巨大的杨氏模量差异，导致该界面极易发生机械失效或电信号中断。本项目旨在开发一种兼具超高拉伸性、优异导电性、生物相容性的“多功能”刚柔电学界面。该界面将作为通用“转接器”，实现可拉伸传感系统中的柔性功能模块与硬质电路之间前所未有的稳定电学互联。

关键技术：

1. 多性能一体化的结构创新：仿生自粘附弹性体基底与特种导电网络（如液态金属协同线圈结构）的复合设计，将超高拉伸性（>800%）、高循环稳定性（>20,000次）、亲肤自粘附性及透气性这四种实用化关键特性集成于单一界面中。这种“多功能一体化”的特色，从根本上解决了现有技术无法兼顾性能与舒适度的难题。

2. 面向真实动态场景的高可靠连接技术

3. “即插即用”的系统快速构建与适配能力

应用情况：

1. 在可穿戴医疗监测领域： 本项目开发的高可靠性可拉伸界面，可直接用于制造新一代长时程、动态的体表生物电位（如心电ECG、肌电EMG）监测设备。相较于当前主流的一次性凝胶电极，我们的技术方案具备轻量化、高透气、皮肤刺激性小、可重复使用的显著优势，能极大提升用户在日常生活中的佩戴舒适度和体验感。

2. 在人机交互与康复辅具领域： 利用本界面技术“即插即用”的特性，能够实现分钟级快速部署的人工喉和手势识别系统。这不仅能为失语症、肢体残障等特殊人群提供高效、便捷的沟通与环境控制工具，具有一定的社会效益；同时，该技术也能拓展应用于消费电子、虚拟/增强现实（VR/AR）和智能家居等场景，为下一代人机交互方式提供低成本、高效率的创新解决方案。