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柔性瞬態(tài)電子器件有望實(shí)現(xiàn)低成本制造

科技日?qǐng)?bào)訊 （通訊員趙習(xí)鈞 記者馮國(guó)梧）用注射器將微型電子芯片注入人體，發(fā)揮功用后的芯片自動(dòng)溶解在人體之中，這是有如科幻電影的場(chǎng)景，而如今柔性瞬態(tài)電子器件的開發(fā)將這一想象變?yōu)榭赡?。近日，天津大學(xué)精儀學(xué)院生物微流體和柔性電子實(shí)驗(yàn)室的黃顯教授與密蘇里科技大學(xué)Heng Pan教授合作，在瞬態(tài)電子制造領(lǐng)域取得重大突破，實(shí)現(xiàn)了在低溫狀態(tài)和無水環(huán)境下的柔性瞬態(tài)電子器件的加工。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在電子和材料領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《Small》和《Advanced Materials》上。

黃顯教授設(shè)計(jì)研發(fā)出兩項(xiàng)柔性瞬態(tài)電子器件加工新技術(shù)——光脈沖燒結(jié)和激光蒸鍍，可以實(shí)現(xiàn)在低溫狀態(tài)和無水環(huán)境下瞬態(tài)器件的低成本制造。

光脈沖燒結(jié)，即以對(duì)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(nèi)，從而獲得瞬態(tài)金屬納米顆粒。研磨后納米粒子好比“墨水”，利用光脈沖方式將“墨水”直接燒結(jié)到可溶解的聚合物基底上，從而“繪制”出高導(dǎo)電性瞬態(tài)金屬圖案，創(chuàng)造了目前基于印刷方式的瞬態(tài)金屬顆粒導(dǎo)電率的最高記錄。

激光蒸鍍技術(shù)，則是通過激光掃描鋅納米顆粒的方式制造導(dǎo)電瞬態(tài)金屬圖案。將鋅納米顆粒沉積在玻璃片上并進(jìn)行激光掃描，鋅納米顆粒會(huì)由于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(duì)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(shè)計(jì)圖案，控制每一位點(diǎn)的導(dǎo)電性能。

這兩項(xiàng)技術(shù)為全球瞬態(tài)電子制造領(lǐng)域首次應(yīng)用，克服了瞬態(tài)金屬納米顆粒易受空氣中的氧氣和水分影響的缺點(diǎn)，為瞬態(tài)電子技術(shù)的發(fā)展提供了重要的加工方法。