北卡罗莱纳州立大学开发了一种直接印刷柔性电子产品用金属电路的新方法

研究人员在将柔性技术带向消费者的技术方面正在取得进展。这个原型展示了实现柔性可延展电路打印新技术的潜力。

美国北卡罗莱纳州立大学的一个研究小组宣布，他们开发了一种直接印刷柔性电子产品用金属电路的新方法。该校Edward P. Fitts工业与系统工程系副教授Jingyan Dong是该技术相关论文“Electrohydrodynamic (EHD) Printing of Molten Metal Ink for Flexible and Stretchable Conductor with Self-Healing Capability（具有自愈能力的柔性可延展导体的电流体动力（EHD）熔融金属喷墨打印）”的作者之一，他认识到柔性电子产品相关的高制造成本，承认如果要将其运用在商业上，将会产生巨大阻碍。这项研究是在美国国家科学基金会的资助下完成的，并在“Advanced Material Technologies（高级材料技术）”杂志上进行了发表。

就目前来看，尽管我们有望用柔性电子技术创造一些非常有趣并有用的产品，但将其运用到消费品中价格还太高。想象一下可折叠手机或是能够承受汽车碾压的智能手表受到大肆宣传。

该小组写道：“用电流体动力打印微型金属导体，为制造具有金属导电性及优异柔韧性和可延展性的电路提供了一种有前途的新方法。”

对于目前使用直接印刷技术的现有制造系统，该团队希望通过使用与之兼容的各种基板和金属，提供一种更高效的方法来生产商业设备中使用的高分辨率电路。

这种新方法依赖的是目前的电流体动力打印技术，但使用的是熔融金属合金而非油墨。为了展示这项技术，研究人员使用三种合金在玻璃、纸张和两种可延展聚合物上进行了打印。然后将它们结合制成了一个在1cm2内具有400个像素点的高密度触摸传感器。Dong先生强调，这个工艺使用的是直接打印。“这个工艺没有掩模，没有蚀刻，也没有模具，因此简单得多。”他表示。

研究小组发现，当将电路印刷在聚合物基板上时，将其弯曲1000次后，电导率保持不变。当延展至拉伸应变的70%时，电路也保持稳定，而如果弯曲或延展超过了容许能力，电路甚至可以自愈。

Dong先生解释说，低熔点可以使电路加热至大约70℃，这样金属就可以流到一起并修复损坏。Dong先生表示：“我们已展示了我们方法的恢复性和功能性，我们愿意与产业部门合作去实现制造可穿戴传感器或其他电子设备的技术。”