科技日报记者 陈曦 通讯员 梁绍楠
记者1月13日从天津大学获悉，该校精密测试技术及仪器全国重点实验室黄显、国瑞团队与清华大学深圳国际研究生院汪鸿章团队合作，提出一种基于液态金属电路与热塑性薄膜的“热缩制备策略”，使复杂精密的电子电路能像“热缩保鲜膜”一样，在热风作用下紧密贴合于任意形状的物体表面。该研究让高性能电子器件从“平面”走向“立体”成为可能，为柔性电子与智能感知领域带来重要突破。相关成果已于近期发表在国际期刊《自然·电子学》上。
一直以来，在不规则曲面上制造高性能电路是柔性电子领域的难题。传统的3D打印成本高、速度慢，而常规的贴附方法又难以应对复杂的凹凸表面。研究团队创新性地采用常见的热塑性薄膜为基底，此材料遇热收缩，可紧密包裹物体。为解决普通金属在收缩中易断裂的问题，团队研制出具有高导电性和良好流动性的半液态金属材料，并通过自主打印技术在平面薄膜上“绘制”电路。
更巧妙的是，团队通过仿真技术预先计算形变，使得平面电路在约70摄氏度的温水或热风处理后，能按照预先设计的“变形蓝图”快速自适应贴合立体表面，整个过程仅需约5秒。实验表明，即使经过5000次反复弯折或扭转，该电路导电性能依然保持稳定。
“这种高效、低成本的触觉解决方案，有望加速智能机器人融入日常生活的进程。”论文第一作者、天津大学感知科学与工程系的蒋成杰博士介绍，团队已成功为机器人手臂、头部定制了贴合的触觉传感器阵列，让机器人拥有了灵敏的“电子皮肤”。团队还开发出一款集成压力与温度传感器的“智能手套”，结合深度学习算法，机器人通过“摸一摸”识别物体的准确率高达97%。
不仅如此，该技术的应用潜力正向更广阔的产业场景延伸。在智慧农业领域，可将轻薄的电路贴附于果蔬表面，实时监测储运温湿度，保障新鲜品质；在航空航天领域，能为飞机机翼定制一体化加热电路，实现高效除冰；在智慧医疗领域，可制作指套式脉搏传感器或智能绷带，实现舒适精准的健康监测。即便在特氟龙、潮湿木材、粗糙石膏等传统粘胶难以贴附的表面，该电路也能紧密贴合，展现出强大的环境适应性。
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