柔性電子具有輕薄、高適應性、多功能性和便攜性等特點,在生物醫學、健康監測和智能機器人領域發揮重要作用。然而,柔性電子的功能源于多層組件集成,不同材料的基底、電極和功能層間普遍存在不兼容性和機械不匹配問題,形成復雜的界面。此外,柔性電子的應用通常與人類活動相關,使用場景復雜,因此其多層結構在動態環境下的穩定服役成為了關鍵技術挑戰。通過一體化的界面粘附設計,可以有效改善柔性電子長期運行過程中的分層失效問題,并賦予其特殊功能。這類粘附界面基于材料分子間相互作用和結構設計實現,在解決器件穩定性問題方面具有巨大潛力。然而,該領域的早期研究對此關注有限。
圖1柔性電子中粘附界面的應用場景:表皮設備、植入式設備和機器人領域
圖2柔性電子界面連接類型的示意圖,包括物理相互作用、化學共價鍵和界面結構設計
圖5 機械電子領域中的界面粘附
文章最后展望了柔性電子中粘附技術的未來發展,當前面臨的問題和持續挑戰。包括粘合界面中的疲勞現象、評估設備穩定性的方法以及與先進制造技術的集成。不同類型的界面應根據其服役場景的特殊性,進一步優化材料組分和結構設計,針對性解決各自領域中的問題。例如開發分子級厚度的粘附界面以提高器件的集成精度;設計多種組織兼容的粘附材料以避免植入式設備的頻繁更換;創建可控梯度的粘附強度以實現軟機器人對復雜環境的感知和識別。
得益于材料科學和制造技術的持續創新,柔性電子正迅速發展。在柔性器件從實驗室原型向商業化產品轉化的過程中,服役穩定性至關重要。隨著各種新型人機交互場景的演變,未來對穩定界面的需求將進一步增加。這些粘附技術在柔性電子中的持續進步將有望為下一代智能制造、信息傳輸和數字醫療等領域帶來更多變革。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216278
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