在柔性电子与智能感知领域,一项突破性技术正悄然改变传统电路制造的局限。天津大学与清华大学深圳国际研究生院的联合研究团队,通过创新“热缩制备策略”,成功实现复杂电路在任意曲面上的精准贴合,为智能设备、航空航天、医疗监测等领域开辟了全新路径。相关成果已发表于国际权威期刊《自然·电子学》。
传统电路在人工关节、汽车弧形触控面板等异形表面应用时,常面临共形贴合难、材料易断裂、信号不稳定等挑战。研究团队以热塑性薄膜为基底,利用其遇热收缩的特性,结合自主研发的半液态金属材料,创造性地解决了这一难题。这种金属材料兼具高导电性与流动性,通过精密打印技术可在平面薄膜上绘制出复杂电路,经70摄氏度温水或热风处理后,能像“热缩保鲜膜”般自适应贴合于曲面物体,无论是苹果的圆润表面、飞机机翼的流线型结构,还是人体手指的灵活关节,均可实现无缝覆盖。
在具身智能领域,该技术已展现显著优势。研究团队为机器人手臂和头部定制了触觉传感器阵列,使其具备类似人类皮肤的灵敏感知能力;开发的“智能手套”集成压力与温度传感器,让机器人通过简单触摸即可识别物体特性。这些应用为人机交互、精密操作等场景提供了更高效的解决方案。
技术潜力远不止于此。在智慧农业中,轻薄的电路可贴附于果蔬表面,实时监测储运环境的温湿度变化,保障产品新鲜度;航空航天领域,该技术可为飞机机翼定制一体化加热电路,实现高效除冰,提升飞行安全性;智慧医疗方面,智能绷带通过嵌入电路实现健康数据的舒适精准监测,为伤口护理和康复管理提供新工具。
据研究人员介绍,这一策略的核心在于材料与工艺的协同创新。热塑性薄膜的收缩特性与半液态金属的柔韧性形成互补,既保证了电路的导电性能,又避免了传统金属在变形过程中的断裂风险。未来,随着材料性能的进一步优化,该技术有望在更多产业场景中发挥关键作用。
