科學(xué)與健康|一滴水“貼膜”?我國科學(xué)家開發(fā)“液滴打印”新技術(shù)
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(來源:新華社)
為一顆布滿溝回的大腦,無縫貼合一層比頭發(fā)絲還薄的電子膜——這個(gè)類似科幻的場景,被中國科學(xué)家通過“一滴水”變成現(xiàn)實(shí)。
記者12日從中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲悉,國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》已發(fā)表該所宋延林研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家單位開發(fā)的一項(xiàng)成果。這種名為“液滴打印”的新技術(shù),能夠?qū)⒊?、易碎的電子器件膜通過液滴媒介,精準(zhǔn)貼附于復(fù)雜曲面尤其是生物組織表面。
溫柔貼:避免生物組織表面的薄膜受損
在腦機(jī)接口、可穿戴設(shè)備、神經(jīng)修復(fù)等前沿領(lǐng)域,常需將柔性電子器件貼合于人體皮膚、神經(jīng)甚至大腦等不規(guī)則表面。這類器件厚度極薄,容易在貼合過程中因彎曲、拉伸而發(fā)生破損。
“這種操作就像給手機(jī)貼膜,只是貼的‘膜’更軟更脆,而‘屏幕’也更加凹凸不平——比如大腦的溝回、纖細(xì)的神經(jīng)等?!毖芯咳藛T比喻道,一滴水恰好提供了一個(gè)“溫柔”的解決方案。
一滴水作為中間介質(zhì),先“拾取”超薄膜,再釋放到目標(biāo)表面。在此期間,液滴存在于薄膜與組織之間,既通過毛細(xì)作用促進(jìn)貼合,又像“潤滑劑”一樣讓膜自由滑動(dòng),及時(shí)釋放應(yīng)力,避免了傳統(tǒng)操作可能導(dǎo)致的破損。
研究成果示意圖。(中國科學(xué)院化學(xué)研究所提供)
穩(wěn)且準(zhǔn):具有良好的生物相容性和操作安全性
實(shí)驗(yàn)顯示,即便是厚度僅150納米的金膜,也能通過該技術(shù)完好貼附在微米級的草履蟲表面,甚至蒲公英絨毛、貝殼紋理、光纖等復(fù)雜結(jié)構(gòu)也都成功實(shí)現(xiàn)貼合。
更令人驚喜的是,在活體實(shí)驗(yàn)中,研究人員將硅基電子膜“打印”到小鼠的坐骨神經(jīng)和大腦皮層上,實(shí)現(xiàn)了無損、保形貼合。通過光照觸發(fā),該器件可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,成功刺激神經(jīng)引發(fā)腿部運(yùn)動(dòng),并同步采集到清晰的神經(jīng)電信號。
整個(gè)貼附過程僅靠“一滴水”完成,不需外加壓力、不需黏合劑,具有良好的生物相容性和操作安全性。
前景廣闊:為電子器件制備帶來全新可能
該項(xiàng)技術(shù)打破了傳統(tǒng)柔性電子器件貼裝的局限,在腦機(jī)接口、神經(jīng)調(diào)控、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用潛力,甚至可擴(kuò)展至組織工程、智能顯示等前沿方向。
“正如印刷術(shù)不斷推動(dòng)人類文明進(jìn)步,‘液滴打印’也有望為電子器件的制備與貼合帶來全新可能?!彼窝恿盅芯繂T表示。
這意味著,未來我們或許可以像“貼膜”一樣,將各類電子器件輕松、精準(zhǔn)地“印”在皮膚、器官甚至神經(jīng)上——而這一切,都從“一滴水”開始。(記者胡喆)
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