近日,西北农林科技大学未来农业研究院魏渊团队联合西北工业大学王学文团队,在柔性电子制造领域取得突破。研究团队创新性开发出新一代激光诱导选择性金属化(LISM)技术,成功在硅橡胶(Ecoflex)柔性基底上制备出兼具高导电、强拉伸、高稳定的铜基可拉伸电极,相关成果发表于《微系统与纳米工程》。该技术为柔性电子、可穿戴传感、智慧农业等领域提供了绿色高效、低成本的制造新方案。
柔性可拉伸电极是可穿戴传感、软体机器人、健康医疗等领域的核心基础器件,传统制备方法多存在金属层与基底结合力弱、大形变下易开裂脱落、工艺成本高且环保性不足等问题,极大限制了其实际应用。针对这一技术瓶颈,魏渊团队另辟蹊径,采用激光微纳加工与选择性金属化相结合的方式,实现了柔性电极的高效、精准、绿色制备。
该技术以环保碱式碳酸铜为活化剂,将其均匀涂覆于硅橡胶柔性基底表面,通过激光原位扫描完成双重活化:一方面诱导基底形成微纳粗糙结构,大幅提升金属层与基底的附着力;另一方面将铜离子原位还原为金属铜纳米颗粒,形成化学镀催化位点。随后经室温化学镀工艺,在激光活化区域生长出致密连续的导电金属层,无需高温烧结,避免基底热损伤,且通过激光数字化扫描即可实现任意图案化制备,无需掩膜版,灵活性与分辨率显著提升。
采用激光微纳加工与选择性金属化相结合的方式。受访者供图
测试结果表明,该团队制备的柔性可拉伸电极性能优异,电阻率接近块体铜,导电性能出众;电极可承受125%的拉伸应变,30%应变循环千次后电阻变化率极低,导电稳定性极强,同时金属层与基底附着力达到最高等级,反复弯折、拉伸均不易脱落开裂。
团队基于该技术成功研制出人体心电监测贴片、可拉伸 LED 阵列、柔性传感器件等原型产品,可精准采集人体生理信号,适配各类曲面与动态形变场景,在可穿戴健康监测、智慧农业、人机交互等领域展现出广阔应用前景。该技术工艺简便、绿色低成本、适合规模化生产,为柔性可拉伸电极的产业化落地提供了有力支撑,也推动了柔性电子制造技术的迭代升级。
相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41378-026-01207-2
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