近期，我校工学院何志祝教授课题组在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表柔性电子制造工艺研究成果《压力约束超声激活的柔性印刷金属电路制造》（Pressure-constrained sonication activation of flexible printed metal circuit）。

柔性电子及感知技术因具有优异的柔韧性及适形化性能，在消费电子、汽车电子、医疗健康、智慧农业、食品安全及具身智能等领域展现出巨大的应用价值。图案化柔性电路作为柔性电子器件的基本组成单元，在各种柔性基底上实现低成本大规模制造，同时兼具高导电性和优异的柔韧性，仍面临诸多挑战。基于金属纳米颗粒墨水的印刷电路因金属本征高导电及可大规模印刷制造，已成为柔性电子制造工艺中极具发展潜力的技术之一。然而，现有的印刷金属电路后处理工艺对金属纳米颗粒墨水及柔性基底存在诸多限制，且难以实现高导电性，尤其是对于高熔点金属墨水，其适应性较差。

在本文中，研究者报道了一种压力约束超声激活（PCSA）工艺。该方法能够在室温空气环境下，以亚秒级的速度可在多种柔性基材上激活图案化功能电路，适用于数十种金属（熔点范围从室温至3422°C）及非金属墨水（如碳纳米管、石墨烯、PEDOT:PSS、PZT以及热电材料）。此外，该方法可与卷对卷工艺相结合，实现低成本、高速的大规模处理。PCSA通过将超声振动传递给被聚合物粘附的颗粒，在其间产生局部高强度界面相互作用，从而触发颗粒重组成致密体。这一过程不仅破坏了颗粒表面的氧化层和聚合物，同时声波诱导的协同热软化与振动粘接效应使得高熔点金属印刷电路能够在不损害柔性基底的情况下实现高电导率。值得注意的是，PCSA甚至可以在曲面上激活印刷图案，连接多层电路，并无焊接地将电子元件连接至印刷电路。

论文还展示了基于PCSA技术的3D柔性折叠电子器件应用，包括可擦除和折叠的双面电致发光显示器，以及可定制设计和大面积制造的电子织物，这表明PCSA在柔性电子领域具有广泛的应用潜力。

中国农业大学为论文唯一署名单位，博士生曹凌霄和王中豪为共同一作，何志祝教授为通讯作者。上述研究工作得到我校工学院宋正河教授、辛喆教授、陈度教授及李臻副教授等深入指导和大力支持，并获得国家自然科学基金（No.52076213）以及中国农业大学2115人才计划项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52873-7