新型柔性電子器件制備技術開發出 應用前景廣泛

記者4日從中國科學技術大學獲悉，該校信息學院趙剛課題組提出了一種結合納米纖維靜電紡絲和液態金屬模板印刷的新型柔性電子器件制備技術。相關研究成果日前發表于最新一期國際期刊《ACS 納米》上。

隨著物聯網的高速發展，簡單的柔性電子器件已經不能滿足日趨復雜的應用場景，因此多功能與高集成度的柔性電子系統亟待被研究與開發。目前，材料和制造技術仍然是制約柔性電子發展和商業化的主要因素，因為在柔性電子設備的制造過程中，研究人員不僅要考慮其物理、化學和功能特性，還要考慮用戶的舒適度和安全性等。同時，日益嚴峻的環境和能源問題給人類社會的發展也帶來了巨大的挑戰，電子器件的可回收性、自愈性和可重構性也成為開發人員需要考慮的關鍵問題。通過傳統材料和制造工藝獲得的柔性電子器件往往不能同時兼顧上述性能，并且制造過程通常需要昂貴的設備、復雜的步驟、高標準的操作環境和指定的材料特性。受限于這些因素，柔性電子的大規模集成和封裝以及多層柔性電子器件的制造仍然是一個棘手的問題。

針對上述挑戰，中國科大信息學院趙剛課題組提出了一種簡單、快速、綠色化的柔性電子器件制備技術。通過靜電紡絲技術獲得熱塑性聚氨酯(TPU)納米纖維膜作為柔性基底，然后利用模板印刷在基底膜上構造液態金屬(LM)圖案化電路。此外，可以通過逐層組裝的策略來參數化制備柔性電路、電阻器、電容器、電感器及它們的復合器件。該方案制備的柔性電子器件具有優異的可拉伸性、透氣性和穩定性，同時它們是多層和可重構的。研究人員演示了該策略的廣泛應用前景，如：柔性顯示器、柔性應變傳感器、柔性觸覺傳感器，柔性NFC通訊設備等，最后他們還演示了柔性電子設備的回收和重構這一綠色化方案。

這種新穎的制造策略將對柔性電子產品的開發和商業化產生積極影響。(科技日報記者 吳長鋒)