中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近年來(lái)，隨著(zhù)可穿戴電子、腦機接口和神經(jīng)康復等前沿技術(shù)迅速發(fā)展，迫切需要將精密電子器件如同“皮膚”一般貼合到器官組織上，實(shí)現對生理信號的采集和調控。然而，傳統貼附方法往往導致器件內部產(chǎn)生巨大應力，尤其是當貼合在起伏不平的皮膚、大腦或神經(jīng)表面時(shí)，器件內部脆弱的超薄金屬線(xiàn)路和芯片很容易因應力集中而損壞，這成為柔性電子發(fā)展的一大瓶頸。
近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林團隊在打印墨滴行為控制等方面取得了系列進(jìn)展。該團隊聯(lián)合首都醫科大學(xué)附屬北京天壇醫院、新加坡南洋理工大學(xué)等單位，提出了一種新型的超薄膜材料轉移策略——液滴打印。
該方法利用液滴來(lái)拾取和轉移超薄膜。在轉移到目標基底后，液滴能夠在目標表面和超薄膜之間構建臨時(shí)潤滑層，使薄膜在貼附時(shí)發(fā)生局部滑移，從而動(dòng)態(tài)釋放應力，避免器件因過(guò)度拉伸而破裂，實(shí)現精準、高保形的無(wú)損貼附。同時(shí)，通過(guò)調控液滴與目標表面的三相接觸線(xiàn)還可大幅提高薄膜的轉移精度。
該技術(shù)不僅可以將納米級厚度的金屬、硅等非延展性電子膜無(wú)損地轉移至光纖、植物、甚至活體細胞表面，還可以通過(guò)調節液滴成分，實(shí)現干細胞膜轉移和生物粘附等功能。在活體動(dòng)物實(shí)驗中，研究人員將超薄硅基電子膜打印貼附至小鼠神經(jīng)和腦部表面，構筑出無(wú)損且保形的生物電子界面，成功實(shí)現了高時(shí)空分辨率的紅外光對神經(jīng)的調控。
該研究提出了一種全新的柔性電子構建方式，解決了薄膜貼附中的應力破壞難題，為柔性電子、腦機接口等交叉領(lǐng)域提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)》（Science）上。
液滴打印實(shí)現薄膜的無(wú)應力保形貼附。（A）液滴打印的實(shí)施過(guò)程；（B）薄膜的動(dòng)態(tài)應力釋放過(guò)程；（C）薄膜中的應力分布；（D-E）在草履蟲(chóng)上打印的金薄膜；（F）打印在光纖上的石墨烯納米片；（G）打印在玻璃管上的硅膜；（H-J）通過(guò)液滴打印在大鼠模型中構筑的“腦機接口”。
