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总结
中国科学院理化技术研究所等团队近日在液态金属柔性电子制造方面取得进展,提出两类关键工艺:一是通过乙醇环境调控界面粘附并结合针尖局部机械力的无损刻蚀图案化,实现半液态金属精准剥离与无材料损耗制备,分辨率达5微米,兼容PDMS、纸张、皮肤等多类基底,并已用于体表/体内生理电信号长期监测;二是基于热塑性薄膜与半液态金属Cu-EGaIn选择性粘附的形状自适应共形电子,可将平面电路高效转化贴合任意三维曲面,应用于航空航天除冰、智能医疗绷带等。成果发表于《Nature Communications》《Nature Electronics》,显示在可穿戴健康监测与航空航天智能系统等领域的应用前景。
正文
IT之家 1 月 16 日消息,中国科学院官网今日发布,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。 ▲ 无损刻蚀图案化技术的原理与优势 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 9.5×10 6 S 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。 ▲ 热收缩方法的通用性验证 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。
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