近年来,随着可穿戴电子、脑机接口和神经康复等前沿技术迅速发展,迫切需要将精密电子器件如同“皮肤”一般贴合到器官组织上,实现对生理信号的采集和调控。
然而,传统贴附方法往往导致器件内部产生巨大应力,尤其是当贴合在起伏不平的皮肤、大脑或神经表面时,器件内部脆弱的超薄金属线路和芯片很容易因应力集中而损坏,这成为脑机接口等柔性电子设备发展的一大瓶颈。
2025 年 9 月 11 日,中国科学院化学研究所宋延林团队、首都医科大学北京天坛医院贾旺主任医师、南洋理工大学陈晓东教授等,在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为:Drop-printing with dynamic stress release for conformal wrap of bioelectronic interfaces 的研究论文。
该研究提出了一种新型超薄膜材料转移策略——“液滴打印”(drop-printing),利用液滴将脆弱且不可拉伸的薄膜贴附到诸如皮肤、聚合物、细胞和神经等复杂基底上,转移后,液滴能够让薄膜贴合时发生局部滑移,动态释放应力,防止因过度拉伸破裂,实现精准、高保形的无损贴附。研究团队进一步进行了活体动物实验,成功将超薄(2微米)硅基电子膜通过液滴打印贴附在小鼠的神经和大脑表面,形成保形的神经电子接口,以高时空分辨率实现红外光调控体内神经。
生物电子接口在健康监测、医疗诊疗和增强现实领域展现出广阔的应用前景。然而,将薄膜器件共形包裹在三维表面时往往会产生应力性损伤。
在这项最新研究中,研究团队提出了一种“液滴打印”(drop-printing)策略,利用液滴实现薄膜的无损转移。液滴在薄膜与目标表面之间形成润滑层,在形状自适应变形过程中促进局部滑动。这种机制可防止面内薄膜拉伸并降低应力集中。即使是非延展性脆性薄膜,也能完整精确地包裹在微生物尺度的微组织或光纤等精密表面。
在活体动物实验中,无需任何延展性工程改造的两微米厚硅薄膜,通过液滴打印技术附着于小鼠的神经和脑组织表面,可形成保形的神经电子接口,该接口能以高时空分辨率实现红外光调控体内神经。
总的来说,该研究提出了一种全新的柔性电子构建方式,解决了薄膜贴附中的应力破坏难题,为柔性电子、脑机接口等交叉领域提供了关键技术支撑。











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