粒子吞噬打印可制造软电子器件

中国科学报讯 华南理工大学机械与汽车工程学院教授林容周团队与合作者提出了一种新的软电子制造方法——粒子吞噬打印。该方法有望推动开发高度集成的柔性生物电子器件，可广泛应用于健康监测、人机交互、增强现实等重要领域。近日，相关成果发表于《自然-电子》。

据介绍，现有的制造技术通常依赖于将功能性颗粒胶体分散在液态单体或聚合物溶液中，然后通过化学或物理方法将其转化为软复合材料。这种方法受到化学非正交性的影响，同时需要对复杂的流体动力学进行精确控制，导致器件的功能集成度和性能受限。

针对上述难题，研究团队提出了一种基于粒子吞噬效应的软电子制造新方法。粒子吞噬效应是软物质对颗粒的吸附、包覆和吞噬行为，这一机理与生物组织机理类似，犹如生物细胞通过内吞作用，将营养物质、颗粒或液体吞入细胞内部。

作为论文共同通讯作者兼第一作者，林容周表示，该方法依赖于表面能的作用，无须额外添加外力或化学处理。与传统方法相比，显著简化了工艺复杂度，并且能够在聚合物中精确嵌入多种功能材料，制造具有更高功能集成度和性能的软电子器件。这一效应适用于多种类组织机械特性的聚合物与多种功能微纳米材料，为多材料集成提供了新的技术路径。

研究团队利用粒子吞噬打印法，在完全固化的A4尺寸弹性体上，成功实现了碳纳米管和银微粒等功能材料图案化，制备了具有应变传感能力的可拉伸导体和复合传感器。这些器件表现出卓越的机械性能，能够抵抗多方向的重复扭曲和拉伸，并实现与复杂曲面的共形。

林容周表示，未来，粒子吞噬打印有望进一步整合活性材料，如半导体传感器、发光纳米材料、生物反应性聚合物等，开发高度集成的柔性生物电子器件。

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