最新液滴打印技术可破解三维表面超薄器件贴合难题

记者从中国科学院化学研究所获悉，该所研究团队联合多家单位，创新性地提出了一项用于超薄柔性器件转印的新技术——“液滴打印（Drop-printing）”。这一方法可以将精细的电子器件“温柔地”转移到各种复杂表面，在不损伤器件的前提下实现精准贴合。该研究成果9月12日在国际学术期刊《科学》发表。

在可穿戴电子、脑机接口、神经修复等前沿技术中，将电子器件像皮肤一样保形贴合在生物组织表面是一个关键挑战。常见的柔性电子器件通常由金属导电材料、半导体材料与高分子基底复合而成，这些电子器件非常柔软，其厚度仅为几至几十微米。然而，越薄的薄膜，其机械强度越低，在贴合时更容易破损。如何实现电子薄膜的无损保形贴合已成为柔性电子中的瓶颈。

针对这个难题，中国科学院化学研究所宋延林研究团队别出心裁，借助一滴水，找到了解决方案。科研团队提出用“水滴”来转移这种薄膜，过程类似打印。先用“水滴”拾取薄膜，再在生物表面上释放薄膜，此时这个“水滴”就会存在于薄膜和生物组织之间，将薄膜“浮”在液面上。这层“水”不仅能够产生毛细力促进贴合，还能够像“润滑油”一样将贴合过程产生破坏应力及时地释放。真正实现了“贴得好、印得准、膜不破”。这种利用液滴实现生物界面柔性器件制备的方法，科学家称之为“液滴打印”技术。

△液滴打印实现薄膜的无应力保形贴附。（A）液滴打印的实施过程；（B）薄膜的动态应力释放过程；（C）薄膜中的应力分布；（D-E）在草履虫上打印的金薄膜；（F）打印在光纤上的石墨烯纳米片；（G）打印在玻璃管上的硅膜；（H-J）通过液滴打印在大鼠模型中构筑的“脑机接口”

据介绍，这一技术不仅可以适用于皮肤电子、脑机接口、神经调控器件，而且可拓展到可穿戴设备、智能显示、生物制造和组织工程等多个交叉领域。