可拉伸混合装置通过将多个模块连接在一起来组装。它们可分为三种基本类型：机械匹配人类或软机器人组织/皮肤的柔软模块、包括硅基微电子的刚性模块，以及用于保护的封装模块。这些具有不同材料、形状因素和加工技术的模块通常是独立制造的，然后使用诸如各向异性导电膜（ACF）和银膏之类的商用导电膏进行组装。挑战在于，由于浆料和模块之间的机械失配，组装的连接在变形下会发生界面失效。这个问题极大地限制了可拉伸电子系统的复杂性和鲁棒性。已经尝试了多种方法来解决这些问题。所有的软电子器件（没有刚性硅元件）都已开发出来，以消除界面处的机械失配。然而，基于Si的组件仍然是信号处理和无线通信所必需的。其他人用液态金属替代了刚性粘料，但其高表面张力导致界面粘附力低，可能会涂抹到不希望的地方。由具有导电填料的自修复聚合物或水凝胶基质组成的复合材料可能会消除或替代糊剂的使用。然而，它们的大厚度（几十到几百微米）导致机械失配和机械或电气鲁棒性降低，并且不适用于超薄电子器件。鉴于此，南洋理工大学陈晓东、斯坦福大学鲍哲南、中国科学院深圳先进技术研究院刘志远等人创建了一种双相纳米分散（Biphasic, nano-dispersed, BIND）界面，该界可以以乐高般的方式可靠地连接软、硬和封装模块，而无需使用糊剂。任何带有BIND接口的模块都可以简单地面对面压在一起，在不到10秒的时间内形成BIND界面 研究人员通过热蒸发金（Au）或银（Ag）纳米颗粒，在自粘性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）热塑性弹性体内部形成互穿纳米结构，制备了BIND界面，该弹性体是一种广泛用于可拉伸电子器件的软基片。SEBS基质表面附近的纳米颗粒形成双相层（约90 nm深），其中一些纳米颗粒完全浸没而另一些纳米颗粒部分暴露。这种界面结构在表面上产生了暴露的SEBS和Au，并在基质内部形成了互穿的Au纳米颗粒，这为牢固的BIND界面提供了机械连接（通过聚合物）和连续的电连接（通过纳米颗粒）。
与商业粘合剂相比，BIND界面表现出了更大的电气可伸展性（最大应变> 180％，而商业粘合剂只有约45％）和机械可伸展性（最大应变> 600％，而商业粘合剂只有约60％）。此外，BIND界面在50％应变下相对电阻的变化少于4倍。BIND界面需要在SEBS和金属纳米颗粒之间保持平衡的比例，并且可以通过简单的手指压力形成连接，不需要使用商业粘合剂。BIND界面也可以用于连接刚性基板，例如印刷电路板，并且可以承受多种载荷类型。另外，BIND界面还可以用于连接封装模块，并具有很高的接口韧性，因此可以用于制作高分辨率的电极等应用。研究人员对BIND界面表面和内部结构进行的纳米尺度研究。通过原子力显微镜（AFM）mapping技术，研究人员发现BIND界面表面存在暴露的聚合物和金属相。聚合物与金属相的比例影响了界面的宏观电学和力学特性，过多的聚合物相会导致界面高度粘附但不导电，过少的聚合物相会导致界面不粘附。BIND界面通过暴露适当比例的聚合物相和金属相实现了理想的机械强度和电学导电性。进一步的研究揭示了BIND连接包含一个纳米尺度的聚合物和金属相互渗透的网络结构，这种双连续路径的聚合物和金属相决定了BIND界面的宏观电阻。研究人员通过扫描电镜和AFM研究，证明了BIND连接的粘附和导电性仅来自其独特的互相渗透的纳米结构。研究人员应用BIND界面来构建可拉伸的体内神经调节设备。为了实现这一目标，设备需要一个超薄柔软的模块，可以紧贴神经（或肌肉），以及一个厚而柔软的模块用于强度强大的界面。研究人员通过BIND界面连接这两个模块，并使用BIND封装层覆盖了这两个模块，从而构建了一种BIND设备。这种设备可以在不需要缝合的情况下自粘贴在神经（或肌肉）上，具有良好的连贯性和稳定性，并且可以包裹各种大小的组织。研究人员还展示了使用BIND连接器在大鼠腿部、脑皮质和膀胱壁等不同部位成功应用该技术的案例，并且BIND界面所构建的电极具有优异的信号质量和可靠性。通过这些实验，研究人员证明了BIND连接器能够在体内进行微创神经调节，并且获得高质量的信号，而单一一体化的电极不具备这些优势。图|通过即插即用BIND连接组装的体内神经调控可拉伸装置研究人员从五个单独的模块组装了一个21通道皮肤肌电图（EMG）BIND设备，其中包括超薄共形电极、厚布线、PI PCB和两个封装层。与商用胶粘剂连接方式相比，BIND连接方式在连接点受到压力或扭曲时的信号质量更好，且对这些干扰有更好的抗性，表现出更高的信噪比和更好的信号稳定性。此外，21通道皮肤肌电图设备能够准确地记录各种手势（包括手部动作、单个手指的运动等），并且能够在水下和运动后的出汗皮肤上正常工作。通过自定义电路还可以实现同时检测肌电信号、压力信号和应变信号。这些实验表明，BIND连接技术能够以插拔方式组装各种模块，从而制作出高品质的、具有高度机械稳定性的伸缩电子设备。图|使用即插即用BIND连接组装的21通道皮肤肌电电极阵列综上所述，该研究报道了一种高度可拉伸的BIND界面，可以以即插即用的方式将软性、刚性和封装模块集成在一起，形成可伸缩的混合设备。BIND界面包含一个互穿的金属和聚合物纳米结构，分别形成连续的机械和电气通路。通过该即插即用的BIND界面，可以更快捷地构建具有不同功能和复杂性的可伸缩混合设备，为皮肤和植入式人机交互提供了无限的选择。Jiang, Y., Ji, S., Sun, J. et al. A universal interface for plug-and-play assembly of stretchable devices. Nature 614, 456–462 (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-022-05579-z
