中国西安交通大学的研究人员近日发表了一项共形电子学的重大突破，有效解决了长期以来机械和热耐用性方面的挑战。他们新开发的「模板约束增材」（Template-Constrained Additive，TCA）印刷技术，仿效树根的强韧结构，有??显着改善柔性电路的制造。这项研究成果已於2024年1月6日刊登在《微系统与奈米工程》（Microsystems & Nanoengineering）期刊上。

传统的共形电子学对於智慧皮肤、机器人以及整合感测系统等应用至关重要，但一直以来都受到机械应力和极端温度损害的限制。传统印刷方法生产的电路容易出现撕裂、裂纹和其他形式的劣化，影响其可靠性和性能。此外，使用不同材料实现高解析度电路也一直是个挑战。

TCA印刷技术透过将黏合剂嵌入功能材料中，形成深层的互锁介面，显着增强了电路的机械完整性，克服了上述障碍。这项创新技术使电路即使在恶劣条件下（例如高达350。C的温度和强烈的机械磨损）也能保持其电气性能。该方法还能实现高达300奈米的高精度解析度印刷，并支援多种材料，包括P(VDF-TrFE)、多壁碳奈米管(MWCNTs)和银奈米粒子(AgNPs)。

TCA印刷的一个主要优势是其能够生产多层自对准电路，这解决了传统技术的许多限制。研究人员展示了该技术的潜力，成功制造出共形温度和湿度感测器以及超薄储能系统。这些应用突显了TCA印刷在推进柔性电子领域的通用性和变革潜力。

TCA印刷技术可以生产出能够承受极端环境条件的感测器。在机器人技术中，它可以提高整合到机器人皮肤和关节中的电子元件的可靠性和性能。除了这些应用之外，TCA印刷还为将电子产品整合到日常物品中（例如穿戴装置和智慧纺织品）开辟了新的可能性。其精确性和灵活性也为航空航天和生物医学电子产品的进步带来了希??，在这些领域，耐用性和准确性至关重要。