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(shí)現(xiàn)對(duì)生理信號(hào)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(shí)，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。

近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林團(tuán)隊(duì)在打印墨滴行為控制等方面取得了系列進(jìn)展。該團(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)等單位，提出了一種新型的超薄膜材料轉(zhuǎn)移策略—液滴打印。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)》（Science）上。

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(shí)潤(rùn)滑層，使薄膜在貼附時(shí)發(fā)生局部滑移，從而動(dòng)態(tài)釋放應(yīng)力，避免器件因過度拉伸而破裂，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高保形的無損貼附。同時(shí)，通過調(diào)控液滴與目標(biāo)表面的三相接觸線還可大幅提高薄膜的轉(zhuǎn)移精度。

該技術(shù)不僅可以將納米級(jí)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，還可以通過調(diào)節(jié)液滴成分，實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移和生物粘附等功能。在活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了高時(shí)空分辨率的紅外光對(duì)神經(jīng)的調(diào)控。

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液滴打印實(shí)現(xiàn)薄膜的無應(yīng)力保形貼附。（A）液滴打印的實(shí)施過程；（B）薄膜的動(dòng)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”。

該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)鏈接：http://doi.org/10.1126/science.adw6854