對于可穿戴電子皮膚和織物而言，在滿足輕量和機械柔性、可拉伸功能等功能外，還需要低制造成本，高可靠性，多功能性和長期穩定性。為了實現機械拉伸性，多種工程結構，包括彈性體中的滲流型電荷傳輸網絡，導電的路徑（波浪形，蛇形，網狀）或結構（皺紋，膨脹），被用來適應外部的機械應變。從材料設計的角度來看，單晶硅納米膜，金屬納米結構，含碳類納米材料，以及導電聚合物是WEST領域中常用的候選材料。然而，在多刺激傳感能力及其性能（靈敏度，響應時間等），以及長期穩定性和制造成本方面，仍有很大的發展空間。

金屬氧化物（MO）半導體（例如IGZO，SnO2，ZnO）和導體（ITO，FTO）等已被大規模成熟的應用在顯示器，觸摸屏和傳感器等領域。從而證明了其在多個方面比上述材料顯示出更加優異和穩定的性能。但是，可以維持最大斷裂水平約1％的塊狀金屬氧化物本質上很難拉伸到WEST所需的應變程度。此外，合成和加工與其他納米材料長徑比（》1000）相當的MO納米結構的具有挑戰性。

近期，美國西北大學Tobin J Marks， Antonio Facchett課題組聯合休斯頓大學余存江課題組和香港城市大學Xinge Yu于欣格課題組在Nature Communications發表研究論文。論文第一作者為美國西北大學的Binghao Wang博士，其他作者包括休斯頓大學的博士生Anish Thukral （并列一作），香港城市大學的Zhaoqian Xie博士， 以及西北大學的Limei Liu， Xinan Zhang 以及Wei Huang。

作者將吹紡技術用于制備多種半導體/導體三維無機納米纖維網絡，包括IGZO，CuO，ITO和Cu，并被用于薄膜晶體管和多功能傳感器。基于IGZO纖維網絡的晶體管顯示出出色的機械柔韌性（彎曲半徑低至1 mm）和對NO2氣體的高傳感、選擇性。更令人印象深刻的是，轉移至柔性基底（SEBS）上的纖維網絡器件具有》50%的高拉伸性并能夠靈敏的感應紫外線，溫度，壓力和人體呼氣。最后，作者展示了能夠進行多傳感器識別的單片集成納米纖維器件平臺。

如圖1所示，作者將金屬鹽和聚合物混合在乙醇中，通過吹紡技術快速大規模制備多種纖維網絡。經過400-500攝氏度高溫退火后，可以獲得多種金屬氧化物和金屬纖維。

圖1：金屬和金屬氧化物納米纖維的合成和結構表征。

為了驗證無機纖維網絡的可拉伸性，作者使用有限元法對其的力學性能計算模擬。單根纖維在不同的應變方向顯示出區別很大的應力-應變行為。纖維與應力方向角度越大，其受到的應變越低。實驗證明基于IGZO纖維網絡的在50%應變時，電阻僅增加6倍，并且以10%應變拉伸-回復5000次循環后性能幾乎保持不變。

圖2：IGZO單根纖維和纖維網絡在應變下的實驗數據和理論計算。

基于IGZO纖維的晶體管具有出色的機械柔韌性（彎曲半徑低至1 mm）和對NO2氣體的高傳感選擇性（靈敏度為33.6％ppm-1）。更令人印象深刻的是，轉移至柔性聚［苯乙烯-b-（乙烯-共-丁烯）-b-苯乙烯］（SEBS）的IGZO纖維器件能夠感應紫外線（比探測率= 5.2×10^10 Jones），溫度（靈敏度= 2.2％C-1）和鼻子呼出的呼氣。此外，作者展示了用作壓力傳感器的CuO纖維/SEBS器件。

圖3：基于IGZO纖維網絡的柔性晶體管和可拉伸多響應功能（紫外，氣體，溫度，呼氣和壓力）的傳感性能。

在最后部分，作者利用可穿戴式的ITO纖維/SEBS用于手勢識別。具有出色的操作穩定性和快速的響應/恢復時間。接下來，如圖4所示，通過將五個應變傳感器安裝在手的手指關節上，監視應變傳感器的ΔR/ R0與特定手勢之間的直接相關性。例如，為了表示“ OK”的符號，拇指和食指完全折疊（ΔR/ R0》 2.0），而中指，無名指和小手指則拉直（ΔR/ R0《0.2）。其它手勢，例如“GOOD”，“LOVE”，“GREAT”，“HI”和“VICTORY”都可以以特定的相應手勢來識別的。為了識別多種外界刺激，作者以創可貼形式展示了單片集成IGZO+ITO+CuO纖維器件平臺。
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