柔性瞬态电子器件有望实现低成本制造

■我们的记者赵锡军

最近，天津大学精细机械学院生物微流控与柔性电子实验室教授黄贤与密苏里科技大学教授潘恒共同完成了一系列探索，在瞬态电子制造领域取得重大突破，实现了低温无水环境下柔性瞬态电子器件的加工。相关研究成果在线发表在国际电子材料领域权威学术期刊《肖》和《新材料》上。

黄贤设计并开发了两种柔性瞬态电子器件加工新技术——光脉冲烧结和激光蒸发，可实现低温无水环境下瞬态器件的低成本制造。

黄贤的团队使用对生物体本身无害的金属锌作为原料，并采用球磨方法将锌纳米粒子研磨至100纳米以内，从而获得瞬态金属纳米粒子。研磨的纳米粒子就像“墨水”，通过先进的光脉冲直接烧结在可溶性聚合物基底上，从而“画出”一个高导电性的过渡金属图案。电导率高达44，643s·m-1，创下了基于印刷法的瞬时金属颗粒电导率的最新记录。

激光蒸发技术通过激光扫描锌纳米粒子来制作导电的过渡金属图案。锌纳米粒子沉积在玻璃片上，用激光扫描。由于激光加热，锌纳米颗粒将形成锌蒸汽，并最终凝结和沉积在生物可溶性基质上。气相沉积速率可以通过控制玻璃片和生物可溶基底之间的距离来控制，图案可以通过控制激光速度和扫描路径来设计，以控制每个位置的电导率(高达1.1×106S·m-1)。

黄贤团队开发的这两项技术是全球瞬态电子制造领域的首次应用。它们克服了瞬态金属纳米粒子易受空气中氧气和水分影响的缺点，为瞬态电子技术的发展提供了重要的处理方法。用该方法制作的瞬态器件具有高导电性、低温安全性、无污染的特点，且外形轻薄、可弯曲、可弯曲，平均厚度不超过10微米，不到发丝直径的十分之一。

这项研究技术极大地降低了瞬变设备的使用成本，使瞬变设备更加融入人们的日常生活。为人类健康监测、诊断、治疗和康复提供新的解决方案。这项研究也将极大地改变当前印刷电路行业及其相关行业，如材料供应、加工设备生产和电子元件回收。在未来，瞬态电路很可能会取代那些永久性电路，用于便携式设备、家用电器和其他消费产品。

《中国科学报》(第8版，2017年5月16日)