用于电子皮肤热管理的超薄、柔性、辐射式冷却界面

来源 | Science Advances

原文 | https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg1837

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背景介绍

随着柔性材料和加工技术的发展，柔性电子皮肤被视为下一代可穿戴电子设备的“新载体”。运用柔性电子设备结合无线通信技术可以提高信号采集的准确性和多样性，在临床检测和精准医疗中有巨大应用潜力。

然而，柔性电路工作时会产生并积累焦耳热，导致人体佩戴不舒适甚至面临皮肤烧伤的风险。此外，户外温度、光线以及对流效应同样会对柔性传感系统的信号采集造成干扰。因此，开发可以与柔性电子设备良好结合的柔性材料，实现器件散热、抗环境干扰等功能成为目前国际学界及工业界关注的前沿课题。现有的热管理技术主要以基于热传导和热对流的方式进行散热，但是这些散热模块因为自身体积、重量以及刚性等限制而不适用于可穿戴柔性电子设备中。

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成果掠影

香港城市大学于欣格/雷党愿团队开发了一种通用的热管理策略，通过使用超薄、柔软的辐射冷却界面（USRI），该界面允许通过辐射和非辐射传热来冷却皮肤电子设备中的温度，从而实现大于56°C的温度降低。USRI的轻质和固有的柔性使其能够用作适形密封层，因此可以很容易地与皮肤电子设备集成。从而可以演示包括柔性电路的焦耳热被动冷却，提高表皮电子器件的工作效率，以及稳定皮肤界面无线光电体积描记传感器的性能输出。这些结果为在先进的皮肤界面电子设备中实现有效的热管理提供了一条替代途径，用于多功能和无线操作的医疗保健监测。该论文以“Ultrathin, soft, radiative cooling interfaces for advanced thermal management in skin electronics”为题发表于《Science Advances》。

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图文导读

图1 USRI 的设计。

图2 USRI的结构和光学表征。

图3 用于皮肤电子设备中导电互连的被动冷却。

图4 可拉伸射频无线皮肤电子产品的被动冷却。

图5 被动冷却增强皮肤电子设备中的连续生理信号监测。

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