在可穿戴電子設(shè)備、腦機(jī)接口技術(shù)以及神經(jīng)康復(fù)治療等前沿科技領(lǐng)域,如何讓精密電子元件像第二層皮膚一樣貼合人體組織,成為制約技術(shù)突破的關(guān)鍵難題。傳統(tǒng)貼附方式因無法消除材料間的應(yīng)力,導(dǎo)致超薄金屬線路和芯片在接觸皮膚、神經(jīng)或大腦表面時(shí)極易斷裂,這一瓶頸長期阻礙著柔性電子技術(shù)的發(fā)展。
中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林團(tuán)隊(duì)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)等機(jī)構(gòu),研發(fā)出名為"液滴打印"的創(chuàng)新技術(shù)。該技術(shù)通過精確控制液滴行為,實(shí)現(xiàn)了超薄膜材料的無應(yīng)力轉(zhuǎn)移。當(dāng)液滴攜帶薄膜接觸目標(biāo)表面時(shí),會在兩者間形成臨時(shí)潤滑層,使薄膜在貼附過程中產(chǎn)生局部滑動,從而動態(tài)釋放應(yīng)力,避免材料因過度拉伸而破損。
研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控液滴與接觸面的三相接觸線,將薄膜轉(zhuǎn)移精度提升至微米級。實(shí)驗(yàn)顯示,這項(xiàng)技術(shù)不僅能將納米級厚度的金屬、硅等脆性電子膜無損轉(zhuǎn)移至光纖、植物表面甚至活體細(xì)胞上,還能通過調(diào)整液滴成分實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移和生物粘附等特殊功能。在動物實(shí)驗(yàn)中,科研人員成功將超薄硅基電子膜貼附在小鼠神經(jīng)和腦部表面,構(gòu)建出無損且貼合度極高的生物電子界面,實(shí)現(xiàn)了高時(shí)空分辨率的紅外光神經(jīng)調(diào)控。
該成果突破了柔性電子器件與生物組織融合的技術(shù)障礙,為腦機(jī)接口、智能醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域提供了核心解決方案。相關(guān)研究論文已發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Science》,展示了液滴打印技術(shù)在不同基底上的應(yīng)用效果,包括在草履蟲表面轉(zhuǎn)移金薄膜、在光纖上沉積石墨烯納米片、在玻璃管上貼附硅膜,以及在大鼠模型中構(gòu)建的"腦機(jī)接口"系統(tǒng)。