當(dāng)柔性電子器件需要與人體神經(jīng)、大腦等復(fù)雜曲面完美貼合時(shí),傳統(tǒng)方法往往因器件超薄易碎的特性而面臨挑戰(zhàn)。如今,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種名為"液滴打印"的創(chuàng)新技術(shù),通過(guò)水滴作為媒介,實(shí)現(xiàn)了電子器件在生物組織表面的無(wú)損貼附,為腦機(jī)接口、神經(jīng)修復(fù)等領(lǐng)域開(kāi)辟了新路徑。
這項(xiàng)突破性成果近日發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家單位,歷時(shí)數(shù)年攻克了柔性電子器件與復(fù)雜曲面貼合的難題。傳統(tǒng)方法在操作時(shí),器件容易因彎曲或拉伸而破損,尤其是面對(duì)大腦溝回、神經(jīng)纖維等不規(guī)則表面時(shí),貼合成功率極低。
"這就像給凹凸不平的手機(jī)屏幕貼膜,但膜的厚度只有頭發(fā)絲的百分之一,且材質(zhì)脆弱。"研究人員解釋道。他們發(fā)現(xiàn),水滴可以作為理想的中間介質(zhì):當(dāng)水滴接觸超薄膜時(shí),會(huì)通過(guò)毛細(xì)作用"拾取"器件;將其轉(zhuǎn)移至目標(biāo)表面后,水滴既能促進(jìn)膜與組織的貼合,又能像潤(rùn)滑劑般讓膜自由滑動(dòng),及時(shí)釋放應(yīng)力,避免破損。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,該技術(shù)能將厚度僅150納米的金膜完整貼附在微米級(jí)的草履蟲(chóng)表面,甚至成功應(yīng)用于蒲公英絨毛、貝殼紋理等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。更關(guān)鍵的是,在活體小鼠實(shí)驗(yàn)中,硅基電子膜被精準(zhǔn)"打印"到坐骨神經(jīng)和大腦皮層上,實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,成功刺激神經(jīng)引發(fā)腿部運(yùn)動(dòng),并同步采集到清晰的神經(jīng)電信號(hào)。
整個(gè)過(guò)程無(wú)需外加壓力或黏合劑,完全依靠水滴的自然作用完成。這種"溫柔"的操作方式不僅保證了器件的完整性,還展現(xiàn)出良好的生物相容性,為未來(lái)臨床應(yīng)用奠定了安全基礎(chǔ)。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出,這項(xiàng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)柔性電子器件貼裝的局限,在腦機(jī)接口、神經(jīng)調(diào)控、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。隨著研究的深入,其應(yīng)用范圍可能擴(kuò)展至組織工程、智能顯示等前沿方向,為電子器件的制備與貼合帶來(lái)全新可能。