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  三維（3D）電子器件憑借其優(yōu)化的空間配置、優(yōu)異的曲面適應(yīng)性和高集成密度等優(yōu)勢，突破了傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)的局限，為健康監(jiān)測、無線供能和人機(jī)交互等前沿領(lǐng)域提供了革命性解決方案。然而現(xiàn)有曲面電子制造技術(shù)面臨顯著挑戰(zhàn)：非接觸式紡絲、噴涂沉積、液膜轉(zhuǎn)移、自適應(yīng)3D打印等工藝在制造三維曲面電極時(shí)普遍存在電學(xué)性能不穩(wěn)定、圖案分辨率不足、工藝兼容性有限等瓶頸問題。

  針對這一技術(shù)困局，北京科技大學(xué)王東瑞教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出"直寫-轉(zhuǎn)印（DW&T）"制造策略。研究團(tuán)隊(duì)基于前期利用墨水直寫技術(shù)制備高性能二維平面電極的積累（ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 9906?9915；ACS Appl. Nano Mater. 2024, 7, 14898?14905），融合轉(zhuǎn)移印刷原理，成功突破傳統(tǒng)DIW技術(shù)對三維曲面適配性不足的限制。該技術(shù)通過在聚四氟乙烯（PTFE）柔性基底上制備高精度平面電極，并巧妙利用水凝膠相變特性與PTFE低表面能特性，實(shí)現(xiàn)了電子圖案從二維平面到三維曲面的無損轉(zhuǎn)移。

  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這種DW&T技術(shù)可精準(zhǔn)調(diào)控電極形貌參數(shù)：電極線寬調(diào)控范圍50-400 μm，線高0.07-2.3 μm，最小線間距達(dá)20 μm。更值得關(guān)注的是，該技術(shù)展現(xiàn)出普適性優(yōu)勢，在貝殼表面復(fù)雜紋理、隱形眼鏡曲面、人體皮膚等復(fù)雜3D基底上均實(shí)現(xiàn)了高精度、高強(qiáng)度的保形貼附，同時(shí)支持通過水浸處理實(shí)現(xiàn)電極的無損回收與循環(huán)利用。

圖1 曲面電子制備過程及相應(yīng)的樣品照片

圖2 圖案的轉(zhuǎn)移機(jī)制及轉(zhuǎn)移前后圖案的光電性能

圖3 印刷圖案在彎曲、拉伸和回收過程中表現(xiàn)出電阻穩(wěn)定性

圖5 基于DW&T技術(shù)制備的隱形電子皮膚用于收集人體的電生理信號

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202410201