金属直接印刷电路：有望低成本量产柔性电子产品！

　　传统的电子产品，通常给我们以一种“坚硬”的印象，无法被拉伸和弯曲。柔性电子，凭借其可弯曲、可伸缩、超轻薄、低功耗、耐用、便携、舒适等特点，已经成为电子业界未来一项重要创新发展趋势。然而，柔性电子产品未来要从实验室走向大规模市场化商用，“制造成本和大规模量产”仍是关键性挑战。

(图片来源：哈佛大学维斯生物启发工程研究所)

　　然而，随着半导体新材料技术发展，特别是溶液化的有机和无机半导体材料的研发，利用传统印刷技术制造各种电子元器件变得可能。溶液化有机与无机半导体材料的最大特点就是：不依赖于基底材料的导体或半导体性质，可以以薄膜形态，通过蒸发、旋涂或印刷的方式沉积到任何材料上。

(图片来源：剑桥大学)

　　印刷电子可以印刷任何可以油墨化的材料，制作在任何衬底材料上，因此印刷电子与有机电子、塑料电子、纸电子、柔性电子、透明电子、可穿戴电子都有相通性。印刷电子技术具有低成本、大面积、柔性化等优势。该技术已经应用于柔性电子产品的制造，笔者介绍过这方面许多的创新案例，这里就不一一列举了。

　　创新

　　最近，美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发出一种采用金属直接印刷电路的新型技术，可以制造出柔性、可拉伸的电子设备。这项技术使用了多种金属和基板，而且与采用直接印刷技术的现有制造系统兼容。

(图片来源：Jingyan Dong / 北卡罗莱纳州立大学)

　　技术

　　这项技术采用现有的静电印刷技术，它已经在许多使用功能性油墨的制造工艺中使用过。但是，研究论文的通讯作者、北卡罗莱纳州立大学 Edward P. Fitts 工业和系统工程系副教授 Jingyan Dong 领导的团队，采用的不是功能性油墨，而是熔化的金属合金，其熔点低至60摄氏度。研究人员的技术演示使用了三种不同的合金，打印到四种不同的基板：玻璃、纸张、两种可拉伸的聚合物上。Dong 表示，这是直接印刷，不用掩膜、不用刻蚀、不用模具，让工艺变得更加简单直接。

　　研究人员在聚合物基板上测试了电路的弹性，发现在1000次弯曲后，电路的导电性仍不受影响。即使被拉伸至拉伸应变的70%，电路仍可以稳定导电。研究人员也发现，即使电路被弯曲或者拉伸过度，它们也能够自我复原。Dong 认为，因为熔点低，你可以简单地加热受影响的区域，使其达到70摄氏度，然后金属会流回到一起，修复相关损伤。

　　研究人员通过制造高密度触摸传感器，将一个400像素的阵列放入一平方厘米区域中，演示了该印刷技术的功能。Dong 表示，他们已经演示了该方案的弹性和功能性，他们很乐意与工业部门合作，在制造可穿戴传感器或者其他电子设备方面实现这项技术。

　　价值

　　Dong表示，这种方案降低了成本，提供一种制造高分辨率电路的高效途径，让它们可以集成到商用设备中。