无缝仿生界面
(图示为高性能可拉伸内联的简易制备)
可伸缩电子器件代表了向贴近皮肤和肌肉更进一步,但与柔性电子不同的,这些电子器件可以在应力下保持完全的功能性。伸缩性电子器件的最终目标是,将刚性电子器件整合到软生物电子系统上,如神经接口。
虽然这个蓝图听起来肯定吸引人,但仍存在许多技术挑战有待解决,其中两个关键问题是,导电膜在弹性基体上的粘附性差,难以用标准光刻完成图案式生产。现在,Patrick Görrn和来自伍珀塔尔大学(德国伍珀塔尔)的同事们,报告了一个简易的两步方法,可以通过高性能拉伸互连同时解决两个问题。
在第一步骤中,聚二甲基硅氧烷(PDMS)箔基材通过光刻罩用紫外光处理。紫外线照射的目的是,在增加膜的附着力之时,确定电极沉积区域,正如作者早些时候发现的,他们研究了粘附如何能够影响沉积在真空处理下的银纳米颗粒形态。第二步骤包括,使用由二胺银(I)离子和葡萄糖组成的标准ELD溶液,来进行的图案薄膜的电解沉积(ELD)。由于紫外光可以增加PDMS交联和氧化程度,PDMS的表面会变得更加亲水,可以使得位点选择性ELD具有更强的粘合性。
使用这种方法制备的可拉伸联接,具有褶皱银线的特征,可以承受反复的大变形,但却只显示出很小的阻抗波动。除了一维(1D)伸缩性线,研究人员还证明了2D伸缩性皱纹网络结构,可以允许刚性电子器件使用所谓的“刚性岛”的方法进行整合。由于拉伸线的交叉点不受到应变的影响,刚性集成电路可根据相应的“孤岛”而放置,并通过拉伸互连连接到软基板。
(在柔性基体上的集合“坚硬小岛”)
这些发现提供了一种快速而节约成本的方法,以实现伸缩性互连,同时不需要有机溶剂或真空处理。除了在生物电子学上的应用前景,它很容易适应“大面积的光电像伸展的太阳能电池或显示器”,这是目前文章作者正在努力的方向之一。为了进一步降低该方法的空间分辨率,它们“也将验证,如果将图案成型方法与电子束曝光结合,可以在PDMS上实现亚微米级大小的伸缩性特征”。但是,为了实现充分的无缝仿生接口,由于生物相容性差,银基互连仍然不理想 。在这方面,在已经“去掉了ELD溶液中的几种有毒化学品”之后,作者们现在重点开发“用于实现完全生物相容的金互连的流程”。
新材料在线编译整理——翻译:Gary 校正:摩天轮
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