鐵基磁性液態(tài)金屬再現(xiàn)神奇多功能電子特性： 可修復(fù)、可降解、可轉(zhuǎn)印

來(lái)自清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院、中科院理化所的劉靜教授團(tuán)隊(duì)從事液態(tài)金屬相關(guān)研究近二十年，該研究小組發(fā)現(xiàn)，在室溫下呈液態(tài)的鎵及其合金，擁有良好的導(dǎo)電性、柔性和生物相容性，可作為一種*的液態(tài)柔性導(dǎo)電材料，用于制備可拉伸的柔性電子器件及電子電路。近日，該研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種基于磁性液態(tài)金屬的多功能柔性電路。這種多功能柔性電路具有可修復(fù)、可降解以及可轉(zhuǎn)印等功能。該成果以“Magnetic liquid metal (Fe-EGaIn) based multifunctional electronics forremote self-healing materials, degradable electronics and thermal transferprinting”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊Advanced Science上，清華大學(xué)國(guó)瑞博士生和理化所孫旭陽(yáng)博士為本文的共同*作者，通訊作者為清華大學(xué)劉靜教授。

在這項(xiàng)工作中，研究人員將特定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵粉摻雜在鎵銦合金中，配制成一種磁性液態(tài)金屬漿料。摻雜在液態(tài)金屬中的固態(tài)鐵顆粒不僅降低了液態(tài)金屬的流動(dòng)性，使其更易塑形和印刷，而且可以通過(guò)外加磁場(chǎng)控制磁性液態(tài)金屬漿料中的鐵顆粒運(yùn)動(dòng)。此外，早期的研究發(fā)現(xiàn)這種摻雜固態(tài)金屬顆粒的液態(tài)金屬漿料在不同基底材料表面的粘附性具有顯著差距。基于該原理，研究人員將對(duì)磁性液態(tài)金屬粘附性較高的果糖膠水事先涂敷在對(duì)磁性液態(tài)金屬漿料粘附性較差的PVA薄膜表面，之后將該薄膜壓覆在涂布磁性液態(tài)金屬漿料的基板上。在磁場(chǎng)作用下，磁性液態(tài)金屬漿料被轉(zhuǎn)印到涂覆有果糖膠水的PVA薄膜表面。

該項(xiàng)工作使用的三種材料（磁性液態(tài)金屬、PVA薄膜以及果糖）分別賦予該柔性電路可修復(fù)、可降解以及熱轉(zhuǎn)印等功能。

1.磁性液態(tài)金屬用于電路修復(fù)

該研究發(fā)現(xiàn)在外界磁場(chǎng)作用下，分布在磁性液態(tài)金屬中的鐵顆�？梢员痪奂�以及跟隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，并且由于毛細(xì)作用，帶動(dòng)部分液態(tài)金屬發(fā)生位移�；�于此，受外界機(jī)械力切斷的液態(tài)金屬電路可以通過(guò)一塊永磁體非接觸地將受損部位重新連接。文章展示了這種磁性液態(tài)金屬電路用于可重構(gòu)天線以及機(jī)器人電路的修復(fù)。

2.水溶性PVA薄膜實(shí)現(xiàn)電路降解

此外，這項(xiàng)工作使用的PVA薄膜和果糖都具有很好的水溶性，因此在水環(huán)境中這種柔性電路可以被快速分解，并且其中的磁性液態(tài)金屬可以被部分回收。該功能可以進(jìn)一步降低電路的使用成本以及減少環(huán)境污染。

3.果糖使能的電路熱轉(zhuǎn)印

*后，研究發(fā)現(xiàn)在高溫環(huán)境下，果糖對(duì)磁性液態(tài)金屬漿料的黏附性大大降低，使得黏附在其表面的磁性液態(tài)金屬電路可以完全轉(zhuǎn)移到其他柔性基底表面，如Ecoflex等，用于制備可拉伸的電子電路。

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