MIT研發超薄電子「皮膚」 輕量夜視眼鏡即將成真

麻省理工學院工程團隊開發出一項突破性技術，能生長並剝離超薄電子材料「皮膚」。這項創新工法將為穿戴式感測器、柔性電晶體、微型成像裝置等新型電子裝置開創全新可能。

研究團隊特別展示以熱電材料製成的超薄膜，這種材料能因應溫度變化產生電流。實驗證明，厚度僅10奈米的熱電薄膜對遠紅外線光譜具有極高敏感度，堪稱目前最薄的同類材料。這項突破將使遠紅外線感測裝置更輕巧便攜，精準度也大幅提升，可應用於夜視眼鏡與霧天自駕系統。

有別於現行需配備笨重冷卻元件的遠紅外線感測器，這種新型熱電薄膜完全無需冷卻，卻能偵測更微小的溫度變化。材料科學與工程系研究生張新元表示：「這項薄膜大幅減輕重量與成本，讓整合應用更加便利，甚至能直接鑲嵌在眼鏡上。」

除了夜視功能，這種熱感薄膜在環境監測、生物感測乃至天體物理觀測等領域都具應用潛力。更值得關注的是，這項剝離技術可通用於各類材料，研究團隊正計劃將其應用於其他高效能半導體薄膜的製造。

研究團隊意外發現，特定熱電材料PMN-PT無需中介層就能從基板分離。深入分析後，他們確認關鍵在於材料中的鉛原子排列——這些原子具有強大「電子親和力」，能阻止電荷載子遷移，使材料完整剝離。利用此特性，團隊成功製造多片10奈米厚的PMN-PT薄膜，並組裝成100個微型熱感畫素陣列。

測試顯示，這種熱電陣列的敏感度與現行夜視裝置相當，卻能響應更寬廣的紅外線波長範圍。這意味著未來可開發出適用於不同紅外線波段的多功能輕量裝置，例如幫助自駕車在濃霧中辨識行人，或是即時監測半導體晶片的異常發熱。

研究團隊強調，這項技術可延伸至不含鉛的材料系統，只需在基板注入類似特氟龍的鉛原子即可誘發剝離效應。目前他們正積極將熱電薄膜整合至實用型夜視系統，張新元補充：「要實現商業化，還需將裝置陣列與讀取電路整合，並透過各種環境測試。」

這項刊登於《自然》期刊的研究，由MIT機械工程與材料科學副教授Jeehwan Kim團隊主導，威斯康辛大學麥迪遜分校等多所機構共同參與。Kim實驗室持續探索製造更輕薄、柔性的電子元件，目標將這類「電子皮膚」應用於智慧隱形眼鏡、可拉伸太陽能電池等創新產品。

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