近日,中国科学院理化技术研究所等团队,在液态金属柔性电子制造领域取得系列进展,为柔性电子的高性能、绿色化、规模化应用提供了多项创新性技术方案。
团队提出的无损刻蚀图案化技术,突破了传统增材、减材制造工艺的固有瓶颈。该技术通过乙醇环境调控液态金属与基底的界面粘附作用,结合针尖局部机械力,精准剥离半液态金属,实现了无材料损耗的电路图案化制备,分辨率达5μm,且兼容PDMS、纸张、生物组织皮肤等8类刚性与柔性基底。该技术具有1000%高拉伸性、50次重复刻蚀无损耗、材料回收损耗仅2.67%至3.35%等优势,已成功应用于体表/体内生理电信号长期监测系统,为柔性电子绿色制造开辟了新路径。
团队还提出了形状自适应共形电子制备技术,攻克了三维曲面电子器件制造难题。团队以热塑性薄膜为自适应基底,通过半液态金属Cu-EGaIn(导电性达9.5×106S m-1)的选择性粘附图案化,结合有限元仿真辅助电路设计,实现了平面电路向任意三维曲面的高效转化。该技术无需复杂预处理,可在球体、水果、人体皮肤等不同尺度、材质的目标表面稳定贴合,剥离强度远超商用胶带,成功应用于航空航天共形除冰系统、智能医疗绷带、传统设备智能化升级等场景,为 “万物互联” 时代的智能器件低成本制造提供了新范式。
两项成果均基于半液态金属材料的研发与界面调控机制突破,分别解决了柔性电子 “高精度无损耗制造” 与 “三维曲面适配” 两大痛点,覆盖从基础研究、工艺开发到器件应用的全链条创新。
该成果推动了液态金属材料与柔性电子制造技术的理论创新,在可穿戴健康监测、植入式诊断器件、航空航天智能系统等领域展现出应用前景。未来,团队将持续深化界面调控机制与规模化制造技术研究,加速推动前沿技术向实际产品转化,为环境可持续型智能柔性电子器件的发展提供支撑。
相关研究成果分别发表在《自然-通讯》(Nature Communications)、《自然-电子学》(Nature Electronics)上。
论文链接:1、2
无损刻蚀图案化技术的原理与优势
热收缩方法的通用性验证
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