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来源：米乐直播安装下载 发布时间：2024-08-03 22:43:18
制备高精度的柔性/可拉伸导电微结构是研制新一代柔性电子的关键技能之一。室温液态金属（主要为镓及其合金）具有优异的导电性和柔性，是取得上述导电微结构的最佳挑选。不过，高外表张力和较差的潮湿性增加了制备液态金属微纳结构的难度。微纳液态金属电子墨水(LMI)由液态金属微纳米颗粒和外表活性剂组成，具有外表张力低、潮湿性好且易调控的特色。相较于外场调控液态金属的外表张力和潮湿性制备微纳结构的思路，使用液态金属墨水潮湿拼装（LMWA）获取液态金属微纳结构是一种更简略可行的技能途径。但是，现在的研讨缺少对微纳液态金属电子墨水潮湿拼装进程中根本流体动力学机理的提醒，大大约束了液态金属导电微结构向着高精度化方向的开展。此外，现阶段微纳液态金属墨水自在潮湿拼装（LMWA）的进程通常是一个点到面的潮湿进程，杂乱结构处易发生断点，非潮湿区域常常会剩余液态金属颗粒，且该办法很难取得非接连结构。可以说，受限于水溶性微纳液态金属墨水流体动力学机理的缺失及潮湿办法的局限性，现在仍很难完成大面积安稳制备单微米级高精度液态金属电子电路。
为处理以上问题，中科院理化所饶伟团队从植物水分输运的流体力学作用机制中取得创意，提出一种根据差动毛细效应调控液态金属墨水潮湿的拼装办法（D-LMWA）。一起使用纤维构建潮湿源面，将点到面的潮湿转变为面（纤维面）到面（待潮湿面）的潮湿进程。根据此办法，可以敏捷简洁地取得高精度(4~5微米)和大面积(厘米标准)的液态金属单层和多层电路。研讨人员将流体动力学仿真剖析与滋润试验有机结合，对LMWA和D-LMWA的潮湿动力进程进行了剖析（图2），取得了根据液态金属微纳米结构的电子器件，包含用于电磁屏蔽的厘米级通明导电膜（图3），构建的通明导电膜具有已知报导中最高的FoM参数（用于点评导电率与可见光透射率的归纳功能）及最大的拉伸应变规模（图4），完成了已知报导数据中标准最小的5微米通孔灌注，并根据通孔灌注构建了双层电路。一起，该办法还可进一步拓宽至3D电路和内部电路的传感器（图5）等。
图1：LMWA和D-LMWA的机理和进程。(a) LMWA原理示意图。(b) D-LMWA原理示意图。D-LMWA可被视为是面临面的潮湿进程。纤维的毛细尺度大于微观结构的毛细尺度，两者的毛细结构差异供给差动毛细力。(c) 树木输运水分的示意图。植物导管直径沿高度改变，导管直径的减小增强了毛细力，协助植物运送水分。(d) D-LMWA制备导电微结构的进程示意图，这中心还包含潮湿、堆积、外表清洁以及机械烧结进程。
图2：LMWA和D-LMWA的潮湿与拼装进程剖析。(a) COMSOL模仿油墨潮湿进程。(b) 亲水结构潮湿进程中的压力散布。(c) 不同接触角和特征尺度下的静水压力和毛细压力的联系。(d) 潮湿拼装的理论规模及试验验证成果。(e) 差动毛细力散布云图。横坐标为基底接触角，纵坐标为孔隙半径。(f) D-LMWA的潮湿作用与蒸腾时刻的联系。
图3：通明导电膜的透光性与电磁屏蔽功能。(a) 通明导电膜的光学图片。(b) 透光率。(c) 屏蔽功能。(d) 通明导电膜的反射系数和吸收系数。(e) 多层通明导电膜的屏蔽功能。(f) 通明导电膜的电磁屏蔽进程原理示意图。(g) 通明屏蔽导电膜的功能展现。
图4：通明导电膜的电学和拉伸功能。(a) 不同柔性基底的通明导电膜的柔性导电展现。(b) 通明导电膜在拉伸前后的微观结构改变。(c) 在100 %拉伸应变下的循环拉伸导电功能。(d) 不同拉伸应变下的电阻改变。(e) 通明导电膜面阻丈量。(f) 通明导电膜的归纳功能比较。(g) 通明导电膜在拉伸传感中的使用。
图5：构建导电通孔及多层电路。(a) 液态金属墨水潮湿通孔的受力剖析。(b) LMWA和D-LMWA作用比较。LMWA包含潮湿、蒸腾和沉降进程。(c) 根据D-LMWA填充前后通孔的电镜图。(d) 填充后通孔的能谱图。(e) 液态金属通孔直径的比较。(f) 接触传感器的多层电路图。(g) 双层接触传感器。(h) 内部电路和3D立体电路结构。(i) 使用LMWA和D-LMWA取得的平面电路、内部电路和立体电路。
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