優良的性能是所有電子設備設計中的關鍵點。在努力擴展設計空間以應對未來應用及實現物聯網（Internet of Things 簡稱 IoT）的過程中，電子產品的物理柔韌性已成為和高性能同等重要的需求——這是現今電子產品從剛性和脆性發生的轉變。讓我們來看看可伸縮電子產品是如何成功融合強度和柔韌性，并為技術進步提供新機遇的。

物聯網催生電子工業新潮流

您可能已經對圍繞物聯網這一現象而展開的種種論調非常熟悉了。物聯網背后的理念就是創建一個能收集并與他人交流信息的物理對象網絡，進而使用戶無需進行輸入就能實現“智能”技術。正如我們在之前的文章中討論的，優化現代電子產品的設計是使所有一切成為可能的重要一步。

進一步優化電子產品的設計是實現物聯網的基本要求。

多年來，我們已經看到了電子產品發展的力量和速度，但在大多數情況下，設計本身仍然易碎且缺乏柔韌性。這類屬性可以歸因于一種在電子產品具有核心地位的材料：晶元。晶元是一種由半導體材料（通常為硅）制作而成的薄片，它通常被用作微電子器件的基板。

晶元的高倍圖像，它是許多電子產品設計的關鍵組件之一。

圖像由 Santi 自行拍攝。已獲 CC BY 2.0 許可，通過 Flickr Creative Commons 共享。

雖然晶元基技術的電氣性能優良，但是此類設備在伸縮或彎曲時會發生斷裂。正如我們接下來將要討論的，可伸縮電子產品正在改變這種設計屬性的范圍，并促進了潛在技術的進步。

可伸縮電子設備的基礎動力學研究

當談及可伸縮電子產品的設計時，可采取兩種不同的設計路線。第一種方法是將可伸縮電子設備和電路安裝在可伸縮基片上。另一種方法是將此類裝置和電路完全嵌入可伸縮材料中。無論哪一種方法，聚合物都是基板或材料的最佳選擇。

如果將剛性組件安裝到可伸縮基板上會怎樣呢？當對基板進行彎曲時，結構連接處承受的機械應變會增加。這是因為在對基板進行彎曲時，基板的長度會相應地增加，每個連接處的相對間距也會以相同速率增加。其結果就是在對基板進行伸縮或彎曲時，電子系統的全部功能得以完整地保留。

此補丁為可伸縮電子產品實例，可用于測量人體電活動。

圖像由 Steve Jurvetson 自行拍攝，已獲 CC BY 2.0 許可，通過 Flickr Creative Commons 共享。

接下來，讓我們仔細探討一下那些能為日常生活提供便利的可伸縮電子設備的創新設計。

可伸縮電子產品助力創新型設計成型

現今，人們對陽光暴曬問題的關注度日漸增長，為了應對這一問題及對消費者進行教育，歐萊雅（L’Oréal）公司設計了一款監測紫外線照射的可穿戴補丁。這種透明補丁的大小約為一平方英寸（約為 6 平方厘米），厚度為一根頭發絲直徑的一半，內部含有一種曝露于紫外線后會發生顏色變化的光敏染料。在對補丁進行拍照之后，用戶便可以將圖片上傳到移動仿真 App 中對結果進行分析。可伸縮電子設備因此成為了科技與美容行業的交叉點——此類設備在其分析中會對膚色作出解釋，并可用于用戶希望監測的任意皮膚部位。

隨著美容行業的發展，可伸縮電子產品的應用延伸到了醫療保健領域。MC10 已開發出一種可訪問人體健康參數的可黏著跟蹤傳感器。盡管在外觀上給人一種膠布繃帶的既視感，但這一傳感器具有多種用于跟蹤和監測的小型化技術：加速計和陀螺儀用于追蹤運動軌跡；一系列傳感器用于監測例如肌肉行為和心臟活動一類的生命體征；可充電電池是這一傳感器的附加優勢。這款可伸縮電子產品有助于清楚記錄病人的日常健康狀況，其精度高、速度快，同時可確保及時采取恰當的醫療措施。

可伸縮電子設備未來會催生什么樣的技術呢？答案需要由工程師來解答。

作者：B.Cunningham