韓國(guó)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)使用聲波將聚合物外殼內(nèi)的微小液態(tài)金屬液滴連接起來(lái)。這項(xiàng)新技術(shù)是一種制造堅(jiān)韌、導(dǎo)電性高的電路的方法，這種電路可以彎曲和拉伸到原始尺寸的五倍。

為皮膚傳感器和植入式醫(yī)療設(shè)備制造可拉伸電子產(chǎn)品需要像金屬一樣導(dǎo)電但像橡膠一樣變形的材料。傳統(tǒng)金屬由于不能切割所以無(wú)法使用。為了制造彈性導(dǎo)體，研究人員研究了導(dǎo)電聚合物以及金屬和聚合物的復(fù)合材料。但這些材料在拉伸和釋放幾次后就會(huì)失去導(dǎo)電性。

液態(tài)金屬，即在室溫下保持液態(tài)的合金，是一種更有前途的選擇。鎵基液態(tài)金屬，通常是鎵和銦的合金，因其毒性低、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性高而備受關(guān)注。它們也很堅(jiān)韌，因?yàn)樗鼈兊谋砻嫘纬闪艘粚友趸ぃ鼈兡芎芎玫卣掣皆诟鞣N基材上。

為了用鎵基液態(tài)金屬制作導(dǎo)電電路，研究人員通常會(huì)將這種材料的液滴噴灑或打印在有彈性的塑料基底上，或?qū)⑵淝度胂鹉z聚合物中。氧化皮通常必須被破壞，以便液滴可以結(jié)合形成導(dǎo)電路徑。韓國(guó)高級(jí)科學(xué)技術(shù)研究院（Korea Advanced Institute of Science and Technology）材料科學(xué)與工程教授Jihonong Kang表示，這些方法的問(wèn)題在于液態(tài)金屬會(huì)在一段時(shí)間后泄漏。

因此，他和他的同事使用聲場(chǎng)連接液態(tài)金屬液滴，他們首先將其嵌入聚合物中。研究人員使用平均2至3微米寬的液滴，比其他人之前使用的液滴小，以減少液滴破裂和泄漏液體金屬的機(jī)會(huì)。

當(dāng)他們施加頻率為20千赫茲的超聲波時(shí)，微滴吸收振動(dòng)產(chǎn)生納米大小的微滴。這些納米微滴在微滴之間形成了一個(gè)橋。當(dāng)聚合物被拉伸時(shí)，微滴會(huì)伸長(zhǎng)，但納米滴的連接會(huì)使它們保持連接。

其他人先前已經(jīng)通過(guò)在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)或蛇形圖案中沉積超薄金屬層來(lái)制造可拉伸電路。Kang說(shuō)：“通過(guò)我們的新材料，我們展示了第一塊沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)工程的彈性印刷電路板?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)用四種不同的液態(tài)金屬合金和15種不同的聚合物制成了它們的彈性導(dǎo)體。為了證明導(dǎo)體的用途，他們制作了可拉伸顯示器，其中液體金屬網(wǎng)絡(luò)連接了微型發(fā)光二極管[上圖]。他們還制作了一個(gè)高度可拉伸的心率監(jiān)測(cè)傳感器，可以連接到志愿者的皮膚上，并使用光測(cè)量血液循環(huán)（下圖）。研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

澳大利亞昆士蘭大學(xué)的Ruirui Qiao和英國(guó)伯明翰大學(xué)的Shiyang Tang同期在Science發(fā)表題目為“Connecting liquid metals with sound”評(píng)論文章。

他們表示：“作者們開(kāi)創(chuàng)的彈性電路方法有助于克服用[鎵液態(tài)金屬]聚合物復(fù)合材料制造導(dǎo)電電路的重大挑戰(zhàn)。但復(fù)合材料仍面臨許多制造挑戰(zhàn)。例如，很難用已知的制造技術(shù)精確控制液滴的大小。”

Kang說(shuō)，他和他的同事們計(jì)劃通過(guò)尋找方法使它們彼此靠近來(lái)提高圖案的分辨率。他們還計(jì)劃進(jìn)一步提高液態(tài)金屬電路的導(dǎo)電性。

審核編輯 ：李倩