中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所聯(lián)合多支科研團(tuán)隊(duì)，在液態(tài)金屬柔性電子制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，為柔性電子器件的高性能化、綠色化及規(guī)模化應(yīng)用提供全新解決方案。相關(guān)成果已形成覆蓋材料研發(fā)、工藝創(chuàng)新到器件應(yīng)用的全鏈條技術(shù)體系，并在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》和《自然-電子學(xué)》發(fā)表。

針對(duì)傳統(tǒng)柔性電子制造中材料損耗大、精度受限的難題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出無損刻蝕圖案化技術(shù)。該技術(shù)通過乙醇環(huán)境調(diào)控液態(tài)金屬與基底的界面作用力，結(jié)合針尖機(jī)械力精準(zhǔn)剝離半液態(tài)金屬層，實(shí)現(xiàn)5微米級(jí)高分辨率電路制備。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該工藝在PDMS、紙張、生物組織等8類基底上均表現(xiàn)出優(yōu)異兼容性，具備1000%拉伸變形能力，經(jīng)50次重復(fù)刻蝕后材料損耗不足3%，回收利用率高達(dá)97%。目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于體表/體內(nèi)生理電信號(hào)長期監(jiān)測系統(tǒng)，為醫(yī)療電子設(shè)備的綠色制造開辟新路徑。

在三維曲面電子器件制造方面，團(tuán)隊(duì)提出的形狀自適應(yīng)共形技術(shù)取得重大進(jìn)展。研究人員以熱塑性薄膜為基底，利用半液態(tài)金屬Cu-EGaIn（導(dǎo)電率達(dá)9.5×10? S/m）的選擇性粘附特性，結(jié)合有限元仿真優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)平面電路向任意曲面的高效轉(zhuǎn)化。該技術(shù)突破傳統(tǒng)工藝需復(fù)雜預(yù)處理的限制，在球體、水果及人體皮膚等不同尺度表面均表現(xiàn)出超強(qiáng)附著力，剝離強(qiáng)度較商用膠帶提升3倍以上。實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)已用于航空航天共形除冰系統(tǒng)、智能醫(yī)療繃帶及工業(yè)設(shè)備智能化改造等領(lǐng)域。

兩項(xiàng)核心技術(shù)均基于半液態(tài)金屬材料的界面調(diào)控機(jī)制創(chuàng)新。其中無損刻蝕技術(shù)解決了高精度制造與材料損耗的矛盾，形狀自適應(yīng)技術(shù)攻克了三維曲面適配難題，二者形成互補(bǔ)技術(shù)矩陣。研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)驗(yàn)證表明，熱收縮方法具有跨材料通用性，可適配金屬、聚合物及生物組織等多樣基底，為柔性電子的跨場景應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，相關(guān)技術(shù)已進(jìn)入中試階段，在可穿戴健康監(jiān)測、植入式診療設(shè)備及航空航天智能系統(tǒng)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。科研人員正持續(xù)優(yōu)化界面調(diào)控參數(shù)，探索規(guī)模化制造工藝，推動(dòng)液態(tài)金屬柔性電子技術(shù)向?qū)嶋H產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，為環(huán)境友好型智能器件發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。