电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院胡小光博士在超薄柔性传感与可穿戴电子领域取得突破性进展，相关成果以“Self-adaptive and configurable transfer printing of flexible electronics via rheology of liquid foam”发表于国际顶级学术期刊Science Advances，该成果被期刊遴选为 Featured 精选论文，于官网首页重点推介。
图1. Science Advances网站首页亮点展示
柔性电子凭借柔软轻薄、可与异形表面紧密共形贴合的突出特性，在可穿戴健康设备、植入式生物电子、新型光电器件等前沿方向展现出广阔应用前景，是当下备受关注的热点技术。受加工工艺限制，超薄柔性电子器件一般先通过光刻工艺在硬质基底上完成制备，后续还需要依靠转印技术，把器件精准转移并贴合至各类目标表面。但如何将微米乃至纳米厚度的超薄柔性电子器件完整、无损伤、高共形地转印到复杂目标表面，一直是制约柔性电子走向实际应用的关键技术瓶颈。当前主流转印方案主要分为固体印章与液体印章两条技术路线，但两类方案都存在固有技术局限。固体印章形变能力有限，很难完美适配复杂三维曲面，转印过程产生的应力还极易造成器件损伤；而液体印章受毛细力、表面张力、界面粘附力多重因素耦合制约，力学状态不稳定，难以实现大面积器件的高精度操控。迄今为止，还没有一种转印技术可以同时兼顾器件无损转移、大面积曲面共形适配、多类型复杂对象兼容等多项现实需求。
针对这一系列技术难题，研究团队研发出以液态泡沫作为转印印章的柔性电子转印新方法。该技术充分发挥泡沫（肥皂泡团簇即为典型代表）独特的软凝聚态属性，可在类固态与类液态行为之间实现动态可逆切换，集固体印章与液体印章二者的优势于一体，达成柔性电子器件的自适应三维无损转印。在低剪切力条件下，泡沫呈现出固体的弹性与塑性特质：既可以稳稳托举超薄柔性电子器件，有效防止器件发生褶皱、断裂；还能通过气泡网络的重构形变，以极低应力贴合各类不规则三维曲面，解决了传统转印技术共形能力不足、易产生应力损伤的痛点。当剪切应力达到约 10 Pa 以上时，泡沫又展现出流体的流动特性，能够携带器件送入颅腔、冷凝管等半封闭腔体内部，直接在物体内表面完成器件转印，打破了传统转印技术仅能作用于物体外表面的限制。与此同时，整套转印流程无需额外施加压力，泡沫材料安全无毒、后续易于清除，即便在软体生物、植物花蕊、液滴等极易受损的脆弱对象表面，也可以顺利完成器件集成，拓展了柔性电子在高敏感、易损基底上的应用边界。
图2. 采用泡沫作为印章的柔性电子转印方法. A) 转印工艺流程图; B) 厚度150nm的柔性电子器件被转印到大深宽比的工字梁和形貌复杂的仿生皮肤表面; C) 柔性电子器件被转印到蚕皮肤表面; D) 厚度150nm的柔性加热器被转印到冷凝管内表面。
论文第一作者为我院胡小光博士，校外合作者包括大连理工大学吴梦希教授、刘军山研究员、李明教授、解兆谦教授、大连理工大学生物医学工程学院刘海龙副教授、上海交通大学杨卓青研究员、西北工业大学王学文教授、大连医科大学附属第二医院尹剑教授等。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee2721
（撰稿：胡小光 编辑：徐伟 审核：谌静）
