《中國科學報》從中國科學院化學研究所獲悉，該所研究員宋延林團隊聯合首都醫科大學附屬北京天壇醫院、新加坡南洋理工大學等單位，創新性地提出了一項用于超薄柔性器件轉印的新技術——“液滴打印（Drop-printing）”。這一方法可以將精細的電子器件“溫柔地”轉移到各種復雜表面，在不損傷器件的前提下實現精準貼合。
北京時間9月12日，這項研究成果在《科學》上發表。
宋延林課題組在綠色印刷與功能材料精準制造領域深耕25年，在打印墨滴行為控制等方面取得了系列進展。“將‘impossible變成‘I’m possible’，需要的是一點創造，一點努力，一點堅持，更要有一點理想主義精神。”他在朋友圈分享科研感悟。
不久前，宋延林因課題組內師生關系融洽，被學生發帖分享，網友稱其為“神仙導師”。
電子薄膜“溫柔”貼合在目標表面的實物圖片。科研團隊供圖
用“一滴水”溫柔貼膜
很多人對手機貼膜的過程并不陌生，只需要將保護膜對準屏幕，輕輕放下，利用靜電吸附使其貼合。但如果這層膜是極薄且易碎的電子器件，而要貼合的表面是大腦溝回般復雜的生物組織，采用貼手機膜的方法，貼合難度堪稱“地獄級”。
如今，可穿戴電子、腦機接口、神經修復等前沿技術的發展正面臨這一“地獄級”挑戰。
常見的柔性電子器件通常由金屬導電材料、半導體材料與高分子基底復合而成，厚度僅幾至幾十微米，柔軟卻脆弱。當這張薄膜“壓”到復雜曲面時，薄膜因彎曲、拉伸產生應力集中，極易導致線路斷裂，無損貼合失敗。
面對這個難題，宋延林帶領科研團隊別出心裁，借助一滴水，找到了解決方案。
最新發表的論文中，科研團隊基于多年來在打印印刷領域的積累，提出了“液滴打印”技術，核心在于用液滴作為媒介，通過在電子薄膜與目標表面之間構建一個液體潤滑界面實現應力的動態釋放。
他們發現，使用液滴拾取和轉印薄膜時，液體會存在于膜與目標表面之間，不僅可以產生毛細力，逐漸將薄膜“拉貼”在凹凸不平的結構上，而且液體層形成類似潤滑油的效果，使薄膜在變形時可以在潤滑液體上自由滑動。
這樣，應力集中一旦在薄膜中產生，就會通過局部滑動而有效釋放。同時，液滴中的微量高分子材料還可以調控三相接觸線的運動，實現薄膜的高精度轉印。
“我們通過高速攝像和應力分布仿真等多手段驗證，液滴打印將原本變形時累積在膜內的應力集中分散成一個均勻、可控的場分布，真正實現了‘貼得好、印得準、膜不破’。”科研人員表示。
活體小鼠給出關鍵證據
為驗證這一新技術的效果，科研團隊用厚度僅150納米的金膜進行了實驗。“這層僅頭發絲尺寸幾十分之一厚的金膜完好無損地貼合在微米尺寸的草履蟲、蒲公英纖維和貝殼的表面。”科研人員介紹。
水滴的成分還可以根據需求調整，如添加細胞培養液以“打印”細胞膜，或引入生物膠水實現水下黏附。
更令人驚嘆的是，液滴打印技術在活體動物實驗展現了出色的效果。
實驗中，研究人員將超薄硅基電子膜通過液滴打印技術，打印在小鼠的坐骨神經和大腦皮層上，電子膜與動物組織形成了無損的保形貼合。隨后，通過近紅外光照，成功觸發小鼠腿部規律運動，并同步采集到清晰的神經電信號。
科研人員解釋，這層膜成為光-電轉換接口，吸收光之后將光信號轉換為能夠刺激小鼠坐骨神經的電信號，從而引發其腿部肌肉伸縮。
實驗中，科研人員看到，小鼠隨著光照表現出規律的腿部運動，其肌電圖和腦電圖信號同步顯示激活響應，完整驗證了從光刺激到神經響應再到動作輸出的控制路徑。這意味著，膜與活體貼得好、轉印得準，同時膜不破，對神經也無損。
液滴打印實現薄膜的無應力保形貼附。科研團隊供圖
“念念不忘，必有回響”
該論文在《科學》上發表后，宋延林發了一條朋友圈：“25年前的夢想，念念不忘，必有回響。從超柔器件到腦機接口，液滴印刷術邁出關鍵的一步。”他同時稱，“做能留下痕跡的事，論文只是副產品”。
宋延林在該領域的科研之路始于國家印刷業的迫切需求。2000年前后，面對“計算機直接制版”（CTP）技術興起帶來的高性能墨水缺口，他憑借有機化學與材料學的交叉背景，從納米顆粒分散入手，成功研制出低成本、高質量的國產墨水，由此開啟綠色印刷與功能材料精準制造的創新之路。
多年來，宋延林關注的不僅是某項印刷技術的改進，更是如何將產業中的實際問題提煉為具有普遍意義的基礎科學問題，勇于開拓知識的“無人區”。他堅持以科學突破反哺技術革新，讓新發現真正賦能現實應用。
為此，宋延林帶領的科研團隊解決了諸多基礎科學問題。他們通過對印刷墨滴在干燥過程中“咖啡環效應”、“瑞利不穩定性”及“馬拉格尼效應”等科學難題的深入研究，對墨滴多種圖案成形進行精確控制，實現對納米功能材料“點、線、面、體”的精細圖案化組裝，突破了傳統印刷技術的精度極限。
對于本次發表的新發現，科研團隊普遍看好其應用前景，認為這一技術不僅適用于皮膚電子、腦機接口、神經調控器件，還可拓展到可穿戴設備、智能顯示、生物制造和組織工程等多個交叉領域。
正如宋延林所期待：“隨著科技的進步，推動文明發展的印刷術將不斷煥發新的生機。”
今年1月，宋延林因與學生相處融洽的點滴被學生“掛上網”，迅速走紅網絡，引發網友紛紛感嘆“這才是別人家的神仙導師”。學生在帖子中評價他“真真切切把我們當孩子一樣培養”，不僅允許畢業后暫未就業的學生留在課題組，并按最高標準發放補助，還始終尊重每位學生的科研興趣，不限制課題方向。他待人謙和、從不擺架子，生活樸素卻對學生慷慨支持。
學生表示：“導師用他自己的態度感染著我們，我們并沒有懈怠。”而此次發表的重要成果，正是課題組在導師帶領下努力奮斗的自然結晶。
相關論文信息：http://doi.org/10.1126/science.adw6854
本文鏈接：中國科學家開發新技術實現滴水“貼膜”http://m.sq15.cn/show-11-25938-0.html
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