以往復(fù)雜精密的電子電路，如今能像熱縮保鮮膜一樣，只需熱風(fēng)或溫水處理，就能嚴(yán)絲合縫地貼附在各種形狀的物體表面——這一看似科幻的技術(shù)，正逐步從想象走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

近日，天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃顯、國瑞團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合清華大學(xué)深圳國際研究生院汪鴻章團(tuán)隊(duì)，共同提出了一種基于液態(tài)金屬電路與熱塑性薄膜的“熱縮制備策略”。這項(xiàng)創(chuàng)新成果為柔性電子與智能感知領(lǐng)域解決了關(guān)鍵難題，相關(guān)研究論文已于1月12日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然·電子學(xué)》上。

在人工關(guān)節(jié)、智能頭盔、汽車弧形觸控面板等不規(guī)則3D曲面載體上制備高性能電路，一直是行業(yè)內(nèi)的技術(shù)痛點(diǎn)：不僅存在共形貼合難度大、精度難以控制、材料適配性差、整體可靠性不足等問題，還容易出現(xiàn)電路斷裂、信號不穩(wěn)定、產(chǎn)品良率偏低等實(shí)際應(yīng)用缺陷。

柔性電路在多種材質(zhì)的異形表面實(shí)現(xiàn)共形集成

針對柔性電子領(lǐng)域的這一核心難題，研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，選用常見的熱塑性薄膜作為電路基底。這種材料的特性是遇熱收縮，能夠緊密包裹住物體表面。同時(shí)，為解決普通金屬材料在收縮過程中容易斷裂的問題，團(tuán)隊(duì)專門研制出兼具高導(dǎo)電性與良好流動性的半液態(tài)金屬材料，并通過自主研發(fā)的打印技術(shù)，在平面的熱塑性薄膜上“繪制”出所需的精密電路。

借助這項(xiàng)技術(shù)，原本處于平面狀態(tài)的電路，經(jīng)過約70攝氏度的溫水浸泡或熱風(fēng)處理后，無論是圓潤的蘋果、流線型的飛機(jī)機(jī)翼，還是靈活的人體手指，都能按照預(yù)先設(shè)計(jì)的“變形方案”，快速自適應(yīng)地貼合在這些不同形狀的物體表面。

在具身智能領(lǐng)域，研究團(tuán)隊(duì)已利用該技術(shù)成功為機(jī)器人手臂和頭部定制了貼合式觸覺傳感器陣列，讓機(jī)器人擁有了如同人類皮膚般靈敏的“電子皮膚”。此外，他們還開發(fā)出集成壓力與溫度傳感器的“智能手套”，使機(jī)器人能夠通過觸摸動作識別物體的相關(guān)屬性。

“這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用潛力還在向更廣泛的產(chǎn)業(yè)場景拓展?！北狙芯康谝蛔髡?、天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與天津大學(xué)感知科學(xué)與工程系博士蔣成杰介紹道。在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，輕薄的熱縮電路可貼附在果蔬表面，實(shí)時(shí)監(jiān)測儲運(yùn)過程中的溫濕度變化，保障果蔬的新鮮品質(zhì)；在航空航天領(lǐng)域，該技術(shù)能為飛機(jī)機(jī)翼定制一體化加熱電路，實(shí)現(xiàn)高效除冰，提升飛行安全性；在智慧醫(yī)療領(lǐng)域，可制作智能繃帶，為患者提供舒適且精準(zhǔn)的健康監(jiān)測服務(wù)。

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