综述:智能电子用刺激响应材料的最新进展

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Materials Today Electronics CS6.8

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  (编辑推荐)这篇综述系统阐述了刺激响应(Stimuli-responsive)材料在智能电子领域的前沿进展,重点分析了其通过物理/化学性质变化实现形状调控、多功能集成(multi-functional electronics)的特性,为下一代自适应传感器、执行器和能源系统提供了创新思路。

  

Abstract
刺激响应材料(Stimuli-responsive materials)能够对外界刺激(如光、热、电、磁等)产生动态响应,其物理或化学性质的显著变化为智能电子(intelligent electronics)带来了革命性突破。这类材料与先进制造技术结合,正推动电子设备向自适应(adaptability)和多功能(multifunctionality)方向跨越式发展。

材料设计策略与响应机制
通过分子工程(molecular engineering)和纳米结构调控(nanostructure manipulation),研究者开发出具有光致变色(photochromism)、形状记忆(shape-memory)等特性的聚合物、水凝胶及金属有机框架(MOFs)。例如,液晶弹性体(liquid crystal elastomers)在热刺激下可发生可逆形变,而导电水凝胶(conductive hydrogels)则能同步响应电信号与机械应力。

应用场景突破
在传感器领域,刺激响应材料实现了对温度、pH和生物标志物的高灵敏度检测;仿生执行器(bio-inspired actuators)通过微观结构设计模拟肌肉收缩;能源系统中,光热响应材料(photothermal materials)显著提升了太阳能转换效率。值得注意的是,可重构天线(reconfigurable antennas)利用介电常数动态调控特性,实现了通信频段的自适应切换。

挑战与展望
当前研究需解决多功能集成时的信号串扰问题,并提高材料在复杂环境中的稳定性。未来趋势将聚焦于跨尺度制造(multi-scale fabrication)和人工智能驱动的材料优化(AI-aided optimization),为柔性电子皮肤(e-skin)和植入式医疗设备开辟新路径。

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