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記者1月13日從天津大學獲悉，該校精密測試技術(shù)及儀器全國重點實驗室黃顯、國瑞團隊與清華大學深圳國際研究生院汪鴻章團隊合作，提出一種基于液態(tài)金屬電路與熱塑性薄膜的“熱縮制備策略”，使復雜精密的電子電路能像“熱縮保鮮膜”一樣，在熱風作用下緊密貼合于任意形狀的物體表面。該研究讓高性能電子器件從“平面”走向“立體”成為可能，為柔性電子與智能感知領(lǐng)域帶來重要突破。相關(guān)成果已于近期發(fā)表在國際期刊《自然·電子學》上。

一直以來，在不規(guī)則曲面上制造高性能電路是柔性電子領(lǐng)域的難題。傳統(tǒng)的3D打印成本高、速度慢，而常規(guī)的貼附方法又難以應對復雜的凹凸表面。研究團隊創(chuàng)新性地采用常見的熱塑性薄膜為基底，此材料遇熱收縮，可緊密包裹物體。為解決普通金屬在收縮中易斷裂的問題，團隊研制出具有高導電性和良好流動性的半液態(tài)金屬材料，并通過自主打印技術(shù)在平面薄膜上“繪制”電路。

更巧妙的是，團隊通過仿真技術(shù)預先計算形變，使得平面電路在約70攝氏度的溫水或熱風處理后，能按照預先設(shè)計的“變形藍圖”快速自適應貼合立體表面，整個過程僅需約5秒。實驗表明，即使經(jīng)過5000次反復彎折或扭轉(zhuǎn)，該電路導電性能依然保持穩(wěn)定。

“這種高效、低成本的觸覺解決方案，有望加速智能機器人融入日常生活的進程?！闭撐牡谝蛔髡摺⑻旖虼髮W感知科學與工程系的蔣成杰博士介紹，團隊已成功為機器人手臂、頭部定制了貼合的觸覺傳感器陣列，讓機器人擁有了靈敏的“電子皮膚”。團隊還開發(fā)出一款集成壓力與溫度傳感器的“智能手套”，結(jié)合深度學習算法，機器人通過“摸一摸”識別物體的準確率高達97%。

不僅如此，該技術(shù)的應用潛力正向更廣闊的產(chǎn)業(yè)場景延伸。在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可將輕薄的電路貼附于果蔬表面，實時監(jiān)測儲運溫濕度，保障新鮮品質(zhì)；在航空航天領(lǐng)域，能為飛機機翼定制一體化加熱電路，實現(xiàn)高效除冰；在智慧醫(yī)療領(lǐng)域，可制作指套式脈搏傳感器或智能繃帶，實現(xiàn)舒適精準的健康監(jiān)測。即便在特氟龍、潮濕木材、粗糙石膏等傳統(tǒng)粘膠難以貼附的表面，該電路也能緊密貼合，展現(xiàn)出強大的環(huán)境適應性。