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    太科幻了!我國科學(xué)家開發(fā)出“液滴打印”新技術(shù)

    發(fā)帖時間:2025-09-17 01:32:24

    中國科學(xué)院化學(xué)研究所網(wǎng)站消息,近年來,隨著可穿戴電子、腦機(jī)接口和神經(jīng)康復(fù)等前沿技術(shù)迅速發(fā)展,迫切需要將精密電子器件如同“皮膚”一般貼合到器官組織上,實現(xiàn)對生理信號的采集和調(diào)控。然而,傳統(tǒng)貼附方法往往導(dǎo)致器件內(nèi)部產(chǎn)生巨大應(yīng)力,尤其是當(dāng)貼合在起伏不平的皮膚、大腦或神經(jīng)表面時,器件內(nèi)部脆弱的超薄金屬線路和芯片很容易因應(yīng)力集中而損壞,這成為柔性電子發(fā)展的一大瓶頸。

    在國家自然科學(xué)基金委員會、科技部、中國科學(xué)院和北京分子科學(xué)國家研究中心的支持下,中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究團(tuán)隊在打印墨滴行為控制等方面取得了系列進(jìn)展。

    最近,該團(tuán)隊聯(lián)合首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院、新加坡南洋理工大學(xué)等單位,提出了一種新型的超薄膜材料轉(zhuǎn)移策略—液滴打印。該方法利用液滴來拾取和轉(zhuǎn)移超薄膜,在轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基底后,液滴能夠在目標(biāo)表面和超薄膜之間構(gòu)建臨時潤滑層,使薄膜在貼附時發(fā)生局部滑移,從而動態(tài)釋放應(yīng)力,避免器件因過度拉伸而破裂,實現(xiàn)精準(zhǔn)、高保形的無損貼附。而且,通過調(diào)控液滴與目標(biāo)表面的三相接觸線還可以大幅提高薄膜的轉(zhuǎn)移精度。

    研究表明,該技術(shù)不僅可將納米級厚度的金屬、硅等非延展性電子膜無損地轉(zhuǎn)移至光纖、植物、甚至活體細(xì)胞表面,還可通過調(diào)節(jié)液滴成分,實現(xiàn)干細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移和生物粘附等功能。在活體動物實驗中,研究人員將超薄硅基電子膜打印貼附至小鼠神經(jīng)和腦部表面,構(gòu)筑出無損且保形的生物電子界面,成功實現(xiàn)了高時空分辨率的紅外光對神經(jīng)的調(diào)控。

    這一研究提出了一種全新的柔性電子構(gòu)建方式,解決了薄膜貼附中的應(yīng)力破壞難題,為柔性電子、腦機(jī)接口等交叉領(lǐng)域提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《Science》期刊。文章的共同第一作者為李安博士、李會增副研究員、北京天壇醫(yī)院周文劍龍博士、天津大學(xué)方維副教授和新加坡科技研究局羅藝斐博士,通訊作者為化學(xué)所宋延林研究員、李會增副研究員、北京天壇醫(yī)院賈旺主任醫(yī)師和南洋理工大學(xué)陳曉東教授。

    液滴打印實現(xiàn)薄膜的無應(yīng)力保形貼附。(A)液滴打印的實施過程;(B)薄膜的動態(tài)應(yīng)力釋放過程;(C)薄膜中的應(yīng)力分布;(D-E)在草履蟲上打印的金薄膜;(F)打印在光纖上的石墨烯納米片;(G)打印在玻璃管上的硅膜;(H-J)通過液滴打印在大鼠模型中構(gòu)筑的“腦機(jī)接口”。

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