如何构建完全透明的柔性电路

来自中国大连大学的研究人员开发出一种新的工艺，可以根据需求为任何图案构建完全透明的柔性电路。电路图案通过成熟的微流控技术在透明的柔性基板上完成。

导体通过沿着图案旋转涂布的银纳米线生成。研究进展将对未来的电子产品产生更大的影响。未来的电子设备通常被设想为是透明且柔性的，例如透明柔性的电脑、触摸屏、手机和可穿戴医疗设备。透明的柔性电路是此类设备的重要组成部分。然而，由于透明柔性电路领域存在两大挑战，完全透明的柔性电路很难实现，挑战之一是导体和基板都是透明的，第二项挑战则是超精准的图案控制。发表在《化学通讯》（Chemical Communications）上的研究《将银纳米线图案化到微流体通道中的高度透明柔性电路》首次证明，通过一种操作友好的协议可以制造出完全透明的柔性电路，并展现了出色的透明度、导电性、拉伸性、可扭曲性、超精准的图案控制和可以大规模量产的特性。这项研究也被该期刊选为封底进行刊载。

微流控技术是处理非常小体积（例如纳升）流体的一种技术。研究人员通过将银纳米线涂覆到微流体通道中形成透明的柔性电路。流体包裹在所谓的微流体通道（一种软且光学透明的材料）中。银颗粒和银纳米线都是构建透明和柔性电极的良好材料。然而，先前的技术生成的电路要么缺乏图案控制（通过纳米颗粒），要么有光学不透明性的问题（通过纳米线）。

左图显示了伴有复杂图案的（右上插图）透明柔性电路上的发光LED，右图显示了使用扫描电子显微镜（SEM，左上插图）和扫描电镜能谱分析（SEM-EDS，右上插图）进行放大的一条细的电路（5微米宽），表明导体均匀且连续分布于整个电路，包括最窄的部分（5微米）大连大学分析化学系教授，研究论文的共同作者Jing Sun博士表示，“我们的研究兼具微流控技术和银纳米线的优点，银纳米线溶解在无毒溶剂中，如水和乙醇。然后通过常规涂布方法将银纳米线溶液填充到微流体通道中去。

由于微流体通道可以以纳米级别精确创建，所得到的电路就能变得较为复杂，图案的设计也能变得较为精准。”大连大学硕士研究生，同时也是论文第二作者的Wenhui Zhou指出，“银纳米线制成的电路具有高导电性和透明度。电路也能承受反复的弯曲、扭曲和拉伸。”大连大学的基础医学教授，论文共同作者Ming-Fei Lang博士补充到，“此外，由于电路导电部分位于通道内，因此与仅将银纳米线铺设在表面相比，电路会非常耐用。”除此之外，这些电路易于生产，尺寸可扩展并且可重现性高，所以这些特性都适合进行大规模量产。研究人员已经展示了该电路作为葡萄糖检测生物传感器的简单应用。大连大学已经提交该技术的临时专利。Sun表示，“借助光学、机械和电气特性，我们的技术可以生成图案可控、尺寸可扩展、以及质量特性呈高重现性的透明柔性电路。

我们很期待我们的制程方法能够为可穿戴医疗设备和透明电子设备的潜在应用做出贡献。”这项研究得到了国家自然科学基金（National Natural Science Foundation of China）（项目批准号21505013）和辽宁省自然科学基金（项目批准号2015020660）的资助。