柔性可拉伸電子器件具有可彎曲、可拉伸和可扭曲的優(yōu)異力學(xué)特性形式，其在生物醫(yī)學(xué)工程建設應用、機器人技術(shù)、人機界面等各個領(lǐng)域的應(yīng)用重要性日益凸顯日漸深入。常見制備方法一方面是開發(fā)本征可拉伸的導(dǎo)電材料動力，例如摻雜導(dǎo)電納米材料的軟彈性體、導(dǎo)電聚合物和水凝膠等互動式宣講。但是效高性，這些新型材料通常電導(dǎo)率較低、機電穩(wěn)定性能較差和易對實際應(yīng)用中的電信號造成干擾自動化。另一方面則是通過構(gòu)建如平面蛇形等幾何結(jié)構(gòu)來提升傳統(tǒng)導(dǎo)電材料（包括金屬等）在力學(xué)服役下的最大可拉伸應(yīng)變提升。雖然以上兩種（結(jié)合）方法都已有大量報道，然而大部分的可拉伸電子受限于加工方式的難度意向，制備的結(jié)構(gòu)大多集中在二維平面尺度意料之外，限制了可拉伸電子在三維方向的應(yīng)用擴展。

近日開展面對面，香港城市大學(xué)機械工程學(xué)系陸洋系統，南方科技大學(xué)葛锜與西安電子科技大學(xué)高立波等合作報道了一種相對便捷、靈活和可批量制造的可拉伸微電子的高精度制作方法進一步提升。通過利用摩方精密開發(fā)的基于面投影微立體光刻（PμSL）的3D打印技術(shù)（nanoArch P130, S140, BMF Precision, Shenzhen, China）空間廣闊，實現(xiàn)了一種通用的微加工工藝，可以以2μm的高分辨率獲得以前無法實現(xiàn)的復(fù)雜3D幾何形狀改革創新。后續(xù)結(jié)合磁控濺射工藝知識和技能，可制備3D導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有出色的可拉伸性（~130％）新模式、貼合性實現、穩(wěn)定的導(dǎo)電性（在100％拉伸應(yīng)變下電阻變化小于5％），以及循環(huán)載荷下的穩(wěn)定性組織了。與2D結(jié)構(gòu)相比服務體系，3D微結(jié)構(gòu)具有緊湊的幾何形狀，并且其可以在平面外自由變形的特點使適應(yīng)更大的拉伸應(yīng)變成為可能搶抓機遇。

圖1. 基于面投影微立體光刻（PμSL）3D打印的可拉伸微電子的制作過程：3D幾何設(shè)計分析、PμSL 3D打印、磁控濺射導(dǎo)電金屬薄膜全面闡釋、組裝和應(yīng)用

此外非常激烈，利用基于PμSL的3D打印技術(shù)可以制作高度復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，該方法可實現(xiàn)集成電路的一體化制造引人註目。例如領域，研究者們制造了由三維可拉伸微結(jié)構(gòu)連接的復(fù)雜三維電容式壓力傳感器陣列溝通機製。憑借其結(jié)構(gòu)設(shè)計高通量性、加工方式便利性和器件制造一體化性註入新的動力，該研究成果在集成3D可拉伸電子系統(tǒng)上顯示出巨大的應(yīng)用潛力領先水平。

圖2. 三維可拉伸導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)的力學(xué)和電學(xué)魯棒性測試：拉伸、彎曲去完善、循環(huán)和面外壓縮加載下的電阻變化

圖3. 3D打印三維可拉伸電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表征和變形能力測試

圖4. 三維可拉伸電容式壓力傳感器陣列示意圖橋梁作用、細觀實物圖和性能測試結(jié)果

該項研究成果獲得深圳市科創(chuàng)委基礎(chǔ)研究項目支持，以“Three-Dimensional Stretchable Microelectronics by Projection Micro Stereolithography (PμSL)”為題發(fā)表于新一期知名期刊《ACSApplied Materials & Interfaces》（香港城市大學(xué)王月皎博士生為第一作者）求索。