本報北京9月12日電（記者齊芳）在可穿戴電子、腦機(jī)接口、神經(jīng)修復(fù)等前沿技術(shù)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(fù)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(xué)院化學(xué)研究所宋延林團(tuán)隊成功研發(fā)一種新技術(shù)——液滴打印，其能夠?qū)⒕?xì)的電子器件“溫柔地”轉(zhuǎn)移到各種復(fù)雜表面，在不損傷器件的前提下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)貼合。這一研究成果發(fā)表在12日出版的國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
很多前沿技術(shù)的應(yīng)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(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料與高分子基底復(fù)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(diǎn)像給手機(jī)貼膜。在一個平面上貼沒有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能的膜，都會遇到有氣泡、破損、位置不準(zhǔn)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(jī)械強(qiáng)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(tuán)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(biāo)表面之間構(gòu)建一個液體潤滑界面，真正實(shí)現(xiàn)了“貼得好、印得準(zhǔn)、膜不破”。宋延林解釋，當(dāng)使用液滴來拾取和轉(zhuǎn)印薄膜時，液體會存在于膜與目標(biāo)表面之間，不僅可以產(chǎn)生毛細(xì)力，逐漸將薄膜“拉貼”在凹凸不平的結(jié)構(gòu)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(diào)控三相接觸線的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)薄膜的高精度轉(zhuǎn)印。
研究人員在草履蟲和小鼠等生物上進(jìn)行了技術(shù)驗(yàn)證。結(jié)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(shù)在活體動物實(shí)驗(yàn)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(shù)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(yùn)動，并同步采集到清晰的神經(jīng)電信號。
據(jù)了解，這一技術(shù)不僅適用于皮膚電子、腦機(jī)接口、神經(jīng)調(diào)控器件，而且可拓展到可穿戴設(shè)備、智能顯示、生物制造和組織工程等多個交叉領(lǐng)域。
