電子粘貼物：讓更多物體實現聯網！

近日，美國普渡大學和弗吉尼亞大學的研究人員開發出一種新型製造方法，製成了可從表面剝離的微型薄膜電子電路。這項技術不僅消除了幾個製造步驟以及相關成本，而且也使得任何物體都可以感知環境，或者通過高科技的粘貼物來控制。

背景

時下，智能手機、智能手錶、智能家居、醫療設備等越來越多的「物」，正變成感知周圍環境的無線感測器。物與物之間的互相連接和數據交換，形成一種新的網路，也稱為「物聯網」。

（圖片來源：維基百科）

我們的社會正在朝著所有物體都變得相互聯網的方向發展，這些物體甚至可以包括傢具和辦公用品，物聯網技術使得物體之間可相互通信和感知。因此，物聯網曾一度被譽為繼計算機、互聯網之後的「世界信息產業發展的第三次浪潮」。

創新

近日，美國普渡大學和弗吉尼亞大學的研究人員開發出一種新型製造方法，製成了可從表面剝離的微型薄膜電子電路。這項技術不僅消除了幾個製造步驟以及相關成本，而且也使得任何物體都可以感知環境，或者通過高科技的粘貼物來控制。

（圖片來源：普渡大學 / Chi Hwan Lee）

最終，這些粘貼物也將促進無線通信。在一篇最近發表於《美國國家科學院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences）》的論文中，研究人員展示了在各種物體上都可以實現這種能力。

這項技術具有一個正常申請（non-provisional）的美國專利。這項研究得到了普渡研究基金、空軍研究實驗室、美國國家科學基金會、弗吉尼亞大學的贊助。

技術

如今，大多數的電子電路都是單獨地在自己的硅「晶圓」（一種平坦且剛性的基底）上製造。然後，硅晶圓需要承受住高溫和化學腐蝕，以便從晶圓上分離出電路。但是高溫和腐蝕會損壞硅晶圓，從而迫使製造工藝每次需要採用一塊全新的晶圓。

Lee 發明的新型製造技術稱為「轉印」（transfer printing），用單個晶圓製造出非常多的具有電子電路的薄膜。這種薄膜的剝離，在室溫條件下，利用簡單的水就可以完成，無需高溫和化學物質，是一種節能的方案。

普渡大學生物醫學工程和機械工程系助理教授 Chi Hwan Lee 表示：「這就如同舊金山金門大橋的紅漆，由於環境非常潮濕，所以漆會剝落。所以，在我們的案例中，將晶圓與整個電路浸入水中，將顯著降低機械剝離應力，而且是環境友好的。」

一層具有韌性的金屬，例如鎳，插入到電子薄膜與硅晶圓之間，使得在水中的實現剝離變成可能。然後，這些薄膜電子設備可通過修剪，粘貼到任何物體的表面上，賦予物體電子功能。

（圖片來源：普渡大學 / Chi Hwan Lee）

例如，將一個粘貼物放置到花盆上，會使得花盆能夠感知影響植物生長的溫度變化。

（圖片來源：普渡大學 / Chi Hwan Lee）

Lee 的實驗室也展示了將電子集成電子路的組件，集成到從硅晶圓上剝離的薄膜中，之前和之後的工作狀況。研究人員用一片薄膜來打開和關閉LED顯示器。

價值

這項技術將進一步促進物聯網的發展以及規模的擴大，讓更多的普通物體實現聯網，成為物聯網的一員。Lee 表示：「例如，我們可以定製感測器，將它粘貼到無人機上，並將無人機派遣到危險區域去檢測氣體泄露。」

他又說：「我們已經優化了這一工藝，從而可以將電子薄膜從晶圓上以一種無缺陷的方式分離出來。」

關鍵字

電子、物聯網、薄膜、晶圓

參考資料

【1】https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2018/Q3/electronic-stickers-to-streamline-large-scale-internet-of-things.html

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