華開發電子“熱縮保鮮膜”

中國清華大學深圳國際研究生院研究人員與天津大學合作提出一項創新技術，複雜精密的電子電路化身“熱縮保鮮膜”，熱風一吹，便嚴絲合縫地貼附在任意形狀的物體表面——這一充滿想像力的技術場景正在走向現實。

一直以來，在不規則曲面上製造高性能電路是柔性電子領域的難題。在可穿戴設備的曲面螢幕、醫療器械的複雜表面、家用電器的不規則外殼，乃至飛機機翼、機械人關節與建築結構表皮等各類三維曲面上，製造高性能柔性電路一直面臨諸多挑戰，例如共形貼合困難、精度控制複雜、材料適配性差、長期可靠性不足，並且常伴隨電路易斷裂、信號不穩定、製造良率偏低、規模化生產困難等一系列問題。

研究人員指出，這種基於自我調整基底的新型共形電子器件製備策略，可實現平面電路向三維曲面的高效、精準轉化，為自我調整共形電子器件從實驗室走向規模化應用提供了切實可行的新路徑。

熱塑性薄膜在生產過程中經高溫拉伸後冷卻定型，當再次加熱至五十七點○至七十點六攝氏度的變形溫度區間時，內部儲存的應力會驅動薄膜收縮，從而緊密貼合目標物體表面。研究人員以此為靈感，在熱塑性薄膜上製備出電路，通過加熱即可將所需電路固定在目標曲面上。為解決電路在收縮過程中的穩定性問題，研究團隊在液態金屬共晶鎵銦合金中混入鍍銀銅顆粒製成半液態金屬，使其導電性更強、流動性大幅降低，既能承受劇烈收縮變形，又能避免流動導致的電路失效。結合聚丙烯酸酯壓敏膠的選擇性黏附作用，其可在熱塑性薄膜上繪製精度為一百微米的電路圖案。

此外，研究團隊建立了熱塑性薄膜變形預測模型，能夠根據目標三維曲面的形態，精準設計初始平面電路圖案，確保收縮後形成佈局合理的功能電路。這種“預設計——熱收縮”的流程，既簡化了製造工藝，又保證了器件精度。

研究團隊進一步製備出了多種形狀自我調整電子器件，在模型飛機機翼表面的共形除冰系統、船舶表面製備的共形太陽能陣列、水果運輸儲存需要的溫濕度傳感電路，以及可穿戴脈搏波感測器等一系列場景展開應用，充分驗證了該器件在不同場景下的穩定性與適配性，在航空航天、智能傳感、醫療健康等領域應用前景廣闊。

研究人員介紹，該策略無需複雜工藝即可實現平面電路到三維曲面的高效轉化，所製備的器件兼具高耐用性與廣泛適配性，且製造成本低、操作流程簡便。這項技術不僅為可穿戴電子、智能傳感等領域提供了新的製造範式，更可能在“萬物互聯”背景下推動普通物體向智能設備的低成本轉型。未來，研究團隊將進一步優化印刷工藝以提升電路精度，並開發適用於大型結構件的均勻加熱設備，從而拓展該技術的應用範圍。

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