从隐形眼镜到乳胶手套，新技术实现曲面打印柔性电路

代表性打印图案。图片来源：《科学进展》

美国北卡罗来纳州立大学研究人员展示了一种将电子电路直接印刷到弯曲和波纹表面上的新技术。这项工作为各种新的柔性电子技术铺平了道路，研究人员已使用该技术制造了原型“智能”隐形眼镜、压敏乳胶手套和透明电极。该研究成果近日发表在《科学进展》上。

研究人员称，有许多现有技术可使用各种材料制造印刷电子产品，但存在局限性。其中一个挑战是，现有技术需要在用于印刷电路的“墨水”中使用聚合物黏合剂，这会损害电路的导电性，因此必须在印刷后加入一个额外的步骤来去除这些黏合剂。第二个挑战是，这些打印技术通常需要在平坦表面上打印，但许多应用并不具备这样的条件。

研究人员此次开发出一种不需要黏合剂的技术，可在各种曲线表面上打印。它还允许将电路打印为厚度均匀的网格结构。

新技术的第一步是为相关应用创建一个模板，其中包含特定的微型凹槽图案。然后，使用模板在弹性聚合物薄膜中复制该图案。最后，研究人员将聚合物薄膜附着到相关的基板上，基板可以是平坦或弯曲的。此时，聚合物中的微小凹槽充满了含有银纳米线的液体溶液。允许溶液在室温下干燥，在具有所需形状和电路图案的柔性材料中留下银纳米线。

为了演示该技术，研究人员创建了3个概念验证原型。一种是带有内置电路的“智能”隐形眼镜，可用于测量眼睛的流体压力；一种是柔性透明电极，电路印刷成网格图案，可用于太阳能电池或触控面板；第三种是乳胶手套，上面印有电路作为压力传感器，可用于机器人和人机界面。

科研人员为演示新的曲面打印柔性电路技术，设计了3个概念验证原型。智能隐形眼镜，和生物医学有关；柔性透明电极，可用于太阳能电池和触控板；乳胶手套，可用于人机界面。三个原型，三个极具潜力的应用领域，科研人员展示了他们技术广阔的应用前景。他们还附上了一些代表性印刷图案：玫瑰、网格、蛇形……这种打印方法也可以扩展到其他纳米材料，制作高性能柔性电子产品。显然，接下来就需要富有成效的成果转化工作，将潜力尽早变成现实。