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近年來，新興硬件領域最引人關注的非可穿戴設備莫屬，但現(xiàn)存的科技產(chǎn)品大多處于實驗階段，并不能大規(guī)模應用于市場上?？纱┐髟O備受制于器件、材料成本等原因，外形時尚感不強，因此對于使用者來說侵入感太強，舒適性較差。好的可穿戴設備應該是“隱形”于日常生活中的，因此良好的柔性成為智能穿戴設備的必要條件。

中國科學院國家納米科學中心研究員蔣興宇小組結合微流控和液態(tài)金屬開發(fā)了一種可大規(guī)模制造柔性電子器件的方法，通過絲網(wǎng)印刷、噴墨打印、微流道等方法能在各種基底材料上得到高導電、高彈性、高生物相容性的電路。該項研究將有望廣泛用于人工智能領域。

液態(tài)金屬如鎵的合金在常溫下不僅自身具有流動性，電流也能在其中流動，是作為可拉伸器件和電路的理想材料。但是液態(tài)金屬具有巨大的表面能，難以鋪展，且其表面會自發(fā)形成絕緣氧化膜，這也使液態(tài)金屬在各種基底上的印刷一直是一個難題。

為了攻克這一難題，蔣興宇課題組使用液態(tài)金屬顆粒印刷—高分子澆注—高分子剝離的方法，得到了高導電、高彈性的液態(tài)金屬-高分子復合物。在該復合物表面，液態(tài)金屬的“島”分布在高分子的“海洋”中，液態(tài)金屬的“島”實現(xiàn)了與外部器件的連接；而在復合物內(nèi)部，則是四通八達的液態(tài)金屬“河流”，保證了復合物的高導電性和高彈性。整個制備工藝可在室溫下進行，避免了高溫對高分子基底的破壞。

金屬-聚合物材料導電原理

蔣興宇等人將該復合物印刷在彈性的硅膠基底上制成高彈性的電路，該電路在極端的應變條件下（>500%）也不會失效。他們也將復合物印刷在乳膠手套上制成鍵盤手套，該手套不僅能監(jiān)控手部動作，而且能實現(xiàn)字符的輸入。

該項研究將有望大大增加電路的彈性，降低柔性可拉伸電路的制造成本，還將促進可穿戴設備、可植入器件以及柔性機器人等新領域的開發(fā)和應用。