科學家們開發出一種方法，只需在特殊設計的材料片上書寫，即可手工生產柔軟、靈活且可拉伸的電子電路和無線電天線。
研究人員在一項描述該方法的新研究中表示，這項技術可以幫助人們根據需要繪製電子裝置，以定製裝置。
傳統的電子裝置是剛性的，而新的柔性電子則具有柔韌性，並且可能具有可拉伸性和可摺疊性。世界各地的研究人員正在研究柔性電子在可穿戴裝置和植入式裝置等方面的應用。[正在徹底改變生物技術的 5 項瘋狂技術]
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研究人員開發的新技術透過熔合或燒結金屬碎片來形成導電線，從而建立電路。但是，新開發的工藝不使用熱量，而這通常是燒結的情況。相反，這種方法涉及由矽橡膠製成的軟片，其中嵌入了許多微小的液態金屬液滴。例如，使用筆尖向下按壓這些薄片，會使膠囊破裂，就像爆破微型水球一樣，內部的液態金屬可以匯聚以形成電路元件。
北卡羅來納州立大學羅利分校的化學工程師、該研究的共同資深作者邁克爾·迪基說：“我們可以透過簡單地書寫來手工製作導電線。”
研究人員使用了一種名為共晶鎵銦 (EGaIn) 的金屬，這是一種高度導電的合金，在華氏約 60 度（攝氏 15.5 度）時呈液態。他們將僅約 100 奈米（即十億分之一米）寬的 EGaIn 液滴嵌入到一種稱為 PDMS 的矽橡膠薄片中。
研究人員說，當這些液滴匯聚在一起時，它們的導電性比它們分離時增加了大約十倍。為了理解為什麼會這樣，請想象一條鋪滿水球的走廊。
迪基告訴 Live Science：“如果你在地板上鋪滿水球，你就無法在氣球之間形成導電路徑。” 他解釋說，但是，如果氣球爆裂，它們就會合並形成連續的導電通道。
這些機械燒結的金屬路徑也可以用作無線電天線。研究人員只需更改路徑的長度即可調整這些天線接收的頻率。
迪基說：“只需使用記號筆即可即時建立一個天線。”
普通的電路板由層壓在剛性絕緣板上的導電箔電路組成。這種電路板的製造需要多個步驟，並且必須在使用前設計電路。相比之下，這些新的軟電路板只需在上面書寫即可建立，這意味著可以根據需要構建電路，研究人員說。
迪基說：“我們生活在一個充滿軟材料的世界中，例如我們的身體和衣服。” “大多數電子產品都是由剛性材料製成的，因此在機械上與我們的‘軟世界’不相容。剛性電子產品在變形時也往往會發生災難性的故障，例如我見過很多碎裂的手機。我們製造的電路板是柔軟且可變形的。”
研究人員說，軟電路板可以很容易地切割成所需的形狀，並且還可以透過簡單地將剛性元件（例如燈）插入到薄片中來連線它們。例如，使用這種新技術，研究人員製作了可以照明的聖誕樹。
這種方法的一個缺點是，如果液滴暴露在過大的壓力下，可能會意外燒結。研究人員發現，解決此問題的一種方法是在薄片上刷上一層透明膠。科學家說，膠水會幹燥並形成剛性的保護層，可以防止在寫入電路後發生不必要的燒結。
這種方法的另一個限制是，導線的寬度僅與用於建立導線的觸控筆一樣細，因此遠沒有傳統微晶片中的導線那樣窄。科學家指出，商用臺式雷射器可能會產生更復雜的圖案，但這會使製造過程更加複雜。另一種形成筆直細通道的可能方法是將液滴以有序的模式嵌入矽橡膠內，例如以微觀的行排列。
但是，迪基說：“要使它在商業上可行，還需要許多進步。” “這只是一個簡單的演示，以說明軟電路的概念。”
科學家們在 11 月 16 日線上發表了他們的發現，刊登在《Small》雜誌上。
在Live Science上的原文。
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