釜山大学·KAIST·首尔大学联合团队开发“随温度改变形态的液态金属电子墨水”

釜山大学（校长 Choi Jaewon）4日表示，该校与韩国科学技术院（KAIST）、首尔大学共同开发出一种可在室温下进行微细电路印刷，并能根据温度自由改变形态的液态金属电子油墨。

该研究成果被评价为一项创新性突破：在实现比头发丝还要细的微米级线宽电路精密印刷的同时，使完成后的电路能够在“刚硬”和“柔软”之间自由切换。

这一成果为下一代可穿戴和植入式设备、软体机器人等多种应用领域带来了新的可能性。

研究成果已发表于世界权威国际学术期刊《Science Advances》5月30日刊。此次研究由韩国科学技术院电气与电子工程系博士研究生 Lee Simok 和釜山大学光机电一体化工程系教授 Lee Geonhee 共同担任第一作者，韩国科学技术院电气与电子工程系教授 Jung Jaewoong、新材料工程系教授 Steve Park，以及首尔大学先进融合工程系教授 Park Sungjun 的研究团队共同参与完成。

自左起为 Jung Jae-woong 教授、Steve Park 教授、Park Sungjun 教授、Lee Gunhee 教授。釜山大学提供

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相关论文题目为《Phase-Change Metal Ink with pH-Controlled Chemical Sintering for Versatile and Scalable Fabrication of Variable Stiffness Electronics》。

为开发可变刚度电子器件而进化的“液态金属镓”传统电子器件通常只能在刚性固定形态或柔性形态之间二选一，在可用性和技术应用方面存在局限。

为解决这一问题，研究团队关注到在接近体温的29.8℃熔化的“镓（Gallium）”。镓在固态时坚硬，在液态时则极为柔软，其刚度可调范围高达1465倍。

但镓的高表面张力和不稳定性一直是实现精密印刷的主要障碍。对此，研究团队新开发了基于pH（酸度）调控的化学烧结工艺，将镓颗粒与亲水性高分子分散在二甲基亚砜（DMSO）溶剂中，从而实现了一种在室温下也能稳定、高分辨率印刷的电子油墨。

亦可制造三维电子器件本次开发的液态金属电子油墨可实现约50微米级的微细电路印刷，其电导率高达2.27×10? S/m。此外，该油墨还能与丝网印刷、浸涂等现有制造工艺兼容，因此用于制作复杂三维结构的电子器件也不存在问题。

研究团队利用这一技术，制作了多种原型器件，以验证其实用性。例如，在佩戴前呈刚性便携设备形态、佩戴后对体温产生响应而变得柔软的可穿戴医疗健康设备，以及在手术植入时保持刚性、进入体内后则柔软变形的脑植入探针等。

釜山大学教授 Lee Geonhee 表示：“本研究以低熔点金属为基础，首次提出了一种能够调控刚度的电极技术。这项技术突破了电子器件在形态上的限制，可扩展应用于多个领域，未来有望作为柔性电子器件、医疗器械和机器人领域的核心材料加以利用。”

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