本報北京9月12日電（記者齊芳）在可穿戴電子、腦機接口、神經(jīng)修復等前沿技術中，有一個難以解決的問題：如何將超薄的電子器件膜無損、緊密地貼在有復雜紋理的生物組織（如大腦溝回、圓柱形的神經(jīng)束）上？中國科學院化學研究所宋延林團隊成功研發(fā)一種新技術——液滴打印，其能夠將精細的電子器件“溫柔地”轉移到各種復雜表面，在不損傷器件的前提下實現(xiàn)精準貼合。這一研究成果發(fā)表在12日出版的國際學術期刊《科學》上。
很多前沿技術的應用都需要將柔性電子器件像皮膚一樣，保形地貼合在生物組織表面。這些柔性電子器件通常由金屬導電材料、半導體材料與高分子基底復合而成，其厚度僅為幾微米至幾十微米，而且非常柔軟。“這個過程有點像給手機貼膜。在一個平面上貼沒有復雜結構和功能的膜，都會遇到有氣泡、破損、位置不準等問題，更何況是在形狀不規(guī)則的生物組織上。”宋延林解釋，而且，越薄的薄膜，機械強度越低，在貼合時更容易破損，引起金屬線路斷裂或器件失效。
研究團隊借助一滴“水”找到了解決方案——以液滴作為媒介，在電子薄膜與目標表面之間構建一個液體潤滑界面，真正實現(xiàn)了“貼得好、印得準、膜不破”。宋延林解釋，當使用液滴來拾取和轉印薄膜時，液體會存在于膜與目標表面之間，不僅可以產(chǎn)生毛細力，逐漸將薄膜“拉貼”在凹凸不平的結構上，而且液體層會形成類似潤滑油的效果，使薄膜在變形時可以在潤滑液體上自由滑動。同時，液滴中的微量高分子材料還可以調控三相接觸線的運動，實現(xiàn)薄膜的高精度轉印。
研究人員在草履蟲和小鼠等生物上進行了技術驗證。結果發(fā)現(xiàn)，即使是厚度僅為150納米（頭發(fā)絲尺寸的幾十分之一）的金膜，也可以通過液滴打印完好無損地貼合在凹凸不平的貝殼、微米尺寸的草履蟲、蒲公英纖維上。更重要的是，這一技術在活體動物實驗上展現(xiàn)了出色的效果——研究人員將超薄硅基電子膜通過液滴打印技術打印在小鼠的坐骨神經(jīng)和大腦皮層上，電子膜與動物組織形成了無損的保形貼合。隨后，研究人員通過光照成功觸發(fā)小鼠腿部規(guī)律運動，并同步采集到清晰的神經(jīng)電信號。
據(jù)了解，這一技術不僅適用于皮膚電子、腦機接口、神經(jīng)調控器件，而且可拓展到可穿戴設備、智能顯示、生物制造和組織工程等多個交叉領域。
