陳根：用液態金屬，製造可穿戴電子設備_風聞

文|陳根

如今，可穿戴電子技術在一定程度上已經改變了人們獲取信息的方式，併成為人們生活中重要的部件之一。柔性可穿戴電子設備作為連接生物體和傳統電子設備的理想媒介，不僅可以收集生理學信號來監測人體健康，還可以製造多功能智能設備來豐富人類日常生活。

然而，將傳統的電子設備（剛性和平面的）與曲線、動態和可變形的生物材料相接需要面臨許多挑戰。**一個主要的挑戰來自軟生物材料和剛性常規電子器件之間的機械失配。**具體來説，傳統的電子材料在1-3％的應變下會失效，而人的皮膚在關節處會承受約30%的應變和約100%的應變。

液態金屬是一種高度導電和可變形的導體，在可拉伸電子器件和系統中具有廣闊的發展前景。近日，南京大學的科學家們發展了一種基於液相工藝的液態金屬圖案化加工方法，該方法制備的液態金屬具有高分辨率(100μm)、優異的導電性(4.15 × 104S cm−1)、超高拉伸性能(1000%拉伸應變)以及機械耐久性。

研究中，科學家們在橡膠表面修飾了聚多巴胺（PDA）塗層，通過銀離子活化、化學鍍銅而製備金屬塗層，然後利用液態金屬對銅的潤濕性，實現液態金屬的選擇性塗敷。加工的圖案則是通過絲網印刷掩膜實現，掩膜在製備PDA層後作為犧牲層洗去，從而在彈性基底上實現高精度圖案化修飾和液態金屬塗敷。

**在300%應變下進行的1000次的循環拉伸測試中，該液態金屬電阻變化仍然穩定，且具有突出的耐機械疲勞特性。**同時，液態金屬線路即使長期放置於空氣中，其電導率也不會有明顯變化。

值得一提的是，在彈性體基底上，科學家們將發光二極管(LED)芯片與液態金屬互連的異質集成用於可伸縮和可穿戴的LED陣列，實現了大形變量的雙軸拉伸，從而可作為固態光源與身體貼合而實現無縫集成。

未來，該方法可能會在皮膚傳感器、可穿戴加熱器、先進假肢和軟機器人等領域得到廣泛應用。