中國科學院理化技術研究所聯合多支科研團隊,在液態金屬柔性電子制造領域實現關鍵技術突破,為柔性電子器件的高性能化、綠色化及規模化應用提供全新解決方案。相關成果已形成覆蓋材料研發、工藝創新到器件應用的全鏈條技術體系,并在國際頂級學術期刊《自然-通訊》和《自然-電子學》發表。
針對傳統柔性電子制造中材料損耗大、精度受限的難題,研究團隊開發出無損刻蝕圖案化技術。該技術通過乙醇環境調控液態金屬與基底的界面作用力,結合針尖機械力精準剝離半液態金屬層,實現5微米級高分辨率電路制備。實驗數據顯示,該工藝在PDMS、紙張、生物組織等8類基底上均表現出優異兼容性,具備1000%拉伸變形能力,經50次重復刻蝕后材料損耗不足3%,回收利用率高達97%。目前該技術已成功應用于體表/體內生理電信號長期監測系統,為醫療電子設備的綠色制造開辟新路徑。
在三維曲面電子器件制造方面,團隊提出的形狀自適應共形技術取得重大進展。研究人員以熱塑性薄膜為基底,利用半液態金屬Cu-EGaIn(導電率達9.5×10? S/m)的選擇性粘附特性,結合有限元仿真優化電路設計,實現平面電路向任意曲面的高效轉化。該技術突破傳統工藝需復雜預處理的限制,在球體、水果及人體皮膚等不同尺度表面均表現出超強附著力,剝離強度較商用膠帶提升3倍以上。實際應用中,該技術已用于航空航天共形除冰系統、智能醫療繃帶及工業設備智能化改造等領域。
兩項核心技術均基于半液態金屬材料的界面調控機制創新。其中無損刻蝕技術解決了高精度制造與材料損耗的矛盾,形狀自適應技術攻克了三維曲面適配難題,二者形成互補技術矩陣。研究團隊通過系統驗證表明,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用奠定基礎。
據介紹,相關技術已進入中試階段,在可穿戴健康監測、植入式診療設備及航空航天智能系統等領域展現出廣闊應用前景。科研人員正持續優化界面調控參數,探索規模化制造工藝,推動液態金屬柔性電子技術向實際產品轉化,為環境友好型智能器件發展提供關鍵技術支撐。










