美国化学家鲍林（Linus Pauling）在他 1940 年出版的《化学键的性质和分子及晶体结构》（The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals）一书中，很好地描述了氢键的非共价起源：“近年来人们已经认识到，在某些条件下，氢原子会以相当强的力被两个而非仅仅一个原子所吸引，这可以被视为氢原子与这两个原子之间的键。”由于比共价键弱，氢键容易在大分子网络内重排，研究人员也利用这一事实开发具有自我修复机制的聚合物。

　　相比之下，氢键被认为在开发有机半导体中具有负面作用。20 世纪 90 年代，对有机电子学的研究主要集中于 π 共轭分子，π 共轭分子中的电子是高度离域的（delocalized）——这是半导体进行有效电荷传输的重要特性。一般认为，分子间的氢键会中断电子离域。但在过去几年中，研究人员已经制作出比原先要大得多的有机半导体结构，而且特别令人惊讶的是，电荷可以在分子间含有氢键的材料中有效地移动。

　　Oh 等人通过将氢键结合到聚合物中（如下图所示），不仅使材料具有耐拉伸的性质，同时还实现了高效的电荷传输，将上述惊人的发现提升到了一个全新的水平。他们采用的方法是定制半导体聚合物的分子结构，将负责电荷传输的结晶部分以及无定形区域整合在一起，无定形区域通过氢键交叉相连，能够在不显着损害材料导电性的情况下使材料能够承受机械应变（图1）。论文作者在文章中提到，这些聚合物制作的膜响会由于严重伸长而破裂，但是通过一定的热处理（使用溶剂蒸汽加热一定时间），材料上的裂缝就能够自我愈合，而且愈合后的聚合物几乎完全恢复了当初的导电性能。

　　2）利用新材料，制备弹性半导体

　　接下来要做的，就是使用这种材料做出可拉伸的电子设备。研究人员共有三种常用方法实现这一目标。第一种方法是，将刚性半导体放置在一个个柔性的“小岛”上，这些岛被嵌入或放置在了弹性体（如橡胶材料）上，由可拉伸的电线连接。这种方法可以让高性能、现成的微电子器件直接集成到可拉伸材料上。

　　第二种方法是将含有柔性无机或有机电子元件的薄箔层压到事先经过拉伸的弹性体上。当弹性体松弛时，被压缩的系统就会产生皱折，从而让装置能够在随后的伸展的方向上再拉伸。

　　第三种方法是利用分子层面的可延展性（拉伸性），实现途径有两种，一是使用在弹性体中由纳米结构的导体或半导体（通常是管或线）构成的渗透网络，二是在不破坏电荷传输路径的情况下，将较软的材料与刚性半导体聚合物结合。研究人员采用了后者，但其制作出的材料却拥有了以往那些可以自我愈合的材料所不具有的性能。

　　论文配图，可以看见研究人员将材料拉伸、扭曲，以及环绕在肘部的样子。来源：Nature

　　虽然研究人员使用聚合物制作的这种全新可拉伸晶体管只是一个概念验证（proof-of-concept），但在实验中，经过 500 次典型使用案例中常见的拉伸后，该器件的导电性仍然保持不变。不仅如此，研究人员还发现，当安装在人体四肢上并经受各种常见运动（例如手腕扭曲、手臂折叠和肘部拉伸）作用时，晶体管依旧能够维持很高的电荷载流子迁移率，这也正是可穿戴电子设备所需要的。

　　3）柔性电子元件终极目标：模拟人体皮肤

　　不过应当注意，atv，研究人员所制作的晶体管，目前还不能像基于岛状和皱纹结构的现有技术装置或设备那样耐用或者可拉伸，因此留下了许多未来提升的空间。此外，启动新的这种晶体管，所需的电压较大（数十伏的量级），因此降低了器件的能效，这对于可穿戴设备而言是一个缺点。较小的电压对于接触人体的电子设备是必要的。通过大幅减小晶体管的尺寸可以减轻电压问题，但这在技术上将非常具有挑战性。还应指出的是，这种新晶体管恢复裂痕的方法是使用溶剂蒸汽加热较长时间，这对于佩戴在人体皮肤上的装置而言可能不太可行。