我國科研人員讓精密電路像“保鮮膜”一樣能包裹萬物

復雜精密的電子電路化身“熱縮保鮮膜”，熱風一吹，便嚴絲合縫地貼附在任意形狀的物體表面——這一充滿想象力的技術場景正在走向現實。

近日，天津大學精密測試技術及儀器全國重點實驗室黃顯、國瑞團隊與清華大學深圳國際研究生院汪鴻章團隊合作，提出一種基于液態金屬電路與熱塑性薄膜的“熱縮制備策略”，為柔性電子與智能感知領域帶來重要突破。相關研究成果于1月12日發表在國際權威期刊《自然·電子學》上。

在人工關節、智能頭盔、汽車弧形觸控面板等不規則3D曲面載體上，制造高性能電路并不是一件容易事，存在著共形貼合難、精度難控、材料適配差、可靠性不足等一系列問題，還可能出現電路易斷裂、信號不穩、良率偏低等問題。

柔性電路在各種材質的異形表面實現共形集成。（受訪者供圖）

面對這一柔性電子領域的難題，研究團隊創新性地采用常見的熱塑性薄膜為基底，此材料遇熱收縮，可緊密包裹物體。為解決普通金屬在收縮中易斷裂的問題，團隊又研制出具有高導電性和良好流動性的半液態金屬材料，通過自主打印技術在平面薄膜上“繪制”出電路。

通過該技術，平面電路在約70攝氏度的溫水或熱風處理后，無論是圓潤的蘋果、飛機的機翼，還是靈活的手指，都能按照預先設計的“變形藍圖”快速自適應貼合。

在具身智能領域，研究團隊依靠此項技術已成功為機器人手臂、頭部定制了貼合觸覺傳感器陣列，讓機器人擁有了靈敏的“電子皮膚”。他們還開發了集成壓力與溫度傳感器的“智能手套”，讓機器人可以通過“摸一摸”來識別物體。

“不僅如此，該技術的應用潛力正向更廣闊的產業場景延伸。”本研究第一作者、天津大學精密測試技術及儀器全國重點實驗室和天津大學感知科學與工程系博士蔣成杰介紹說，在智慧農業領域，輕薄的電路可貼附于果蔬表面，實時監測儲運溫濕度，保障新鮮品質；在航空航天領域，該技術能為飛機機翼定制一體化加熱電路，實現高效除冰；在智慧醫療領域，可制作智能繃帶，實現舒適精準的健康監測。