柔軟靈活，可穿戴，對(duì)于身體的反應(yīng)異常靈敏……這里說(shuō)的并不是衣服，而是電子皮膚。

跟人類(lèi)皮膚一樣，電子皮膚也能感受到外界刺激，并且能把這些刺激轉(zhuǎn)化成不同的輸出信號(hào)，是人們對(duì)長(zhǎng)期生理信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵途徑。

但是，傳統(tǒng)電子皮膚存在著許多缺點(diǎn)，集成度不佳便是困擾其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸。

為了打通電子皮膚的集成應(yīng)用，有這樣一位青年科研工作者，在這件事情上奮斗了多年。近期，她終于憑借基于“功能性光刻膠”的全光刻無(wú)刻蝕工藝，實(shí)現(xiàn)了本征可拉伸晶體管器件高成品率和高均一性制造，突破了限制電子皮膚產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵集成技術(shù)壁壘，并順利成為2022年度《麻省理工科技評(píng)論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”中國(guó)入選者之一。她就是北京大學(xué)集成電路學(xué)院特聘研究員鄭雨晴。

頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)

突破電子皮膚應(yīng)用關(guān)卡

對(duì)電子皮膚來(lái)說(shuō)，在人體有限的空間里，集成更多的傳感單元、運(yùn)算單元和顯示單元，對(duì)于最終實(shí)現(xiàn)電子皮膚的功能非常重要。薄薄的人體皮膚，除了對(duì)溫度、濕度、壓力有高度感知力外，對(duì)高頻壓力、低頻壓力也有快速分析能力，并且具有抗菌、自愈等屬性。而電子皮膚想要實(shí)現(xiàn)這些功能并不簡(jiǎn)單。

因此，長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家在相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)中，始終面臨著重重“關(guān)卡”。

一方面，利用工程材料制造的人造皮膚，其穩(wěn)定性不如人類(lèi)皮膚。所幸經(jīng)過(guò)各學(xué)科科學(xué)家多年的努力，這方面已看到了希望。穩(wěn)定性提高后帶來(lái)的第二個(gè)問(wèn)題，便是如何能讓電子皮膚擁有多種傳感功能。

而衡量這種電子皮膚器件的功能強(qiáng)弱有一個(gè)很重要的指標(biāo)，即集成度。

為了提高電子皮膚相關(guān)器件的集成度，鄭雨晴通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和閱讀文獻(xiàn)，不斷尋找靈感，在偶然一次用普通的光刻膠做傳統(tǒng)光刻工藝時(shí)，她突然想到，本征可拉伸功能高分子跟負(fù)性光刻膠都是有可修飾位點(diǎn)的有機(jī)物。在這一想法的啟發(fā)下，她決心模仿負(fù)性光刻膠的原理，開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

彈性芯片有較強(qiáng)魯棒性，可很好應(yīng)對(duì)外界應(yīng)力產(chǎn)生的形變、不易破損

功夫不負(fù)有心人，通過(guò)不斷地實(shí)驗(yàn)開(kāi)拓，鄭雨晴最終成功實(shí)現(xiàn)了柔性可拉伸電子器件的單片式集成，使得晶體管器件遷移率在50%的形變下拉伸1000次仍保持不變。

該方法突破了長(zhǎng)久以來(lái)限制柔性電子器件進(jìn)入實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，將本征可拉伸集成電路密度提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)以上，成品率高達(dá)98.5%，滿(mǎn)足柔性電子器件批量化制備要求。鄭雨晴指出，在不影響其電學(xué)和機(jī)械特性的情況下，該工藝可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量和出色的均勻性制造，性能可與剛性電路相媲美。

尊重內(nèi)心的選擇

事實(shí)上，在從事電子皮膚相關(guān)研究之前，鄭雨晴差點(diǎn)走進(jìn)金融領(lǐng)域。

高考填志愿，鄭雨晴的父親就曾建議她選擇熱門(mén)的金融專(zhuān)業(yè)，但她還是“固執(zhí)”地選擇了自己熱愛(ài)的“非熱門(mén)”的化學(xué)專(zhuān)業(yè)，并在北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院完成了本科階段的學(xué)習(xí)。為了不辜負(fù)父母的期待，鄭雨晴還選修了經(jīng)濟(jì)雙學(xué)位。

大學(xué)畢業(yè)時(shí)，她也曾想過(guò)要不要放棄化學(xué)選擇更加熱門(mén)的金融、經(jīng)濟(jì)方向呢？但一場(chǎng)科學(xué)頒獎(jiǎng)典禮讓她做出了決定。

當(dāng)時(shí)，在北京大學(xué)舉行的“世界因你而美麗——影響世界華人盛典2010—2011”上，華裔女科學(xué)家鮑哲南教授因發(fā)明人造皮膚器件，成為當(dāng)年“影響世界華人大獎(jiǎng)”的獲獎(jiǎng)?wù)?。?dāng)時(shí)的鄭雨晴還對(duì)柔性電子領(lǐng)域的研究一無(wú)所知，但當(dāng)她看到與自己有著相似背景的科學(xué)家做出了改變世界的科研成果，內(nèi)心科研的火苗開(kāi)始熊熊燃燒，并開(kāi)始重新審視科學(xué)研究對(duì)社會(huì)發(fā)展的意義。

最終，她決定放棄金融，保研讀博，繼續(xù)深入到科研領(lǐng)域，并如愿在博士后階段，進(jìn)入到自己的偶像——鮑哲南教授的課題組，在斯坦福大學(xué)開(kāi)展了為期4年的研究工作，在電子皮膚領(lǐng)域打下了扎實(shí)的科研基礎(chǔ)。

從本科到博士后堅(jiān)持本心進(jìn)行研究方向的選擇，到現(xiàn)在成為2022年度《麻省理工科技評(píng)論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”入選者，鄭雨晴用無(wú)悔的選擇與潛心的實(shí)踐詮釋了一名青年女科學(xué)家的成長(zhǎng)之路。

鄭雨晴

科研之路漫漫，創(chuàng)新也不是一蹴而就的。如今，作為北京大學(xué)集成電路學(xué)院特聘研究員，鄭雨晴認(rèn)為她和團(tuán)隊(duì)目前所要做的就是著眼于眼前，通過(guò)發(fā)揮每個(gè)人的專(zhuān)長(zhǎng)，堅(jiān)持不懈地死磕一個(gè)真正需要解決、值得解決的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。她相信：每個(gè)人向前一小步，社會(huì)就可以向前一大步。