柔性瞬態電子器件有望實現低成本製造

用注射器將微型電子晶元注入人體，發揮功用後的晶元自動溶解在人體之中，這是有如科幻電影的場景，而如今柔性瞬態電子器件的開發將這一想像變為可能。近日，天津大學精儀學院生物微流體和柔性電子實驗室的黃顯教授與密蘇里科技大學Heng Pan教授合作，在瞬態電子製造領域取得重大突破，實現了在低溫狀態和無水環境下的柔性瞬態電子器件的加工。相關研究成果在線發表在電子和材料領域國際權威學術刊物《Small》和《Advanced Materials》上。

黃顯教授設計研發出兩項柔性瞬態電子器件加工新技術——光脈衝燒結和激光蒸鍍，可以實現在低溫狀態和無水環境下瞬態器件的低成本製造。

光脈衝燒結，即以對生物體本身無害的金屬鋅為原料，將鋅的納米顆粒打磨到100納米以內，從而獲得瞬態金屬納米顆粒。研磨後納米粒子好比「墨水」，利用光脈衝方式將「墨水」直接燒結到可溶解的聚合物基底上，從而「繪製」出高導電性瞬態金屬圖案，創造了目前基於印刷方式的瞬態金屬顆粒導電率的最高記錄。

激光蒸鍍技術，則是通過激光掃描鋅納米顆粒的方式製造導電瞬態金屬圖案。將鋅納米顆粒沉積在玻璃片上並進行激光掃描，鋅納米顆粒會由於激光加熱而形成鋅的蒸汽，最終在生物可溶性基底上冷凝沉積。通過對玻璃片和生物可溶性基底之間距離的控制，來控制蒸汽沉積的速率，還可以通過控制激光的速度與掃描路線來設計圖案，控制每一位點的導電性能。

這兩項技術為全球瞬態電子製造領域首次應用，克服了瞬態金屬納米顆粒易受空氣中的氧氣和水分影響的缺點，為瞬態電子技術的發展提供了重要的加工方法。