柔性电子具有轻薄、高适应性、多功能性和便携性等特点,在生物医学、健康监测和智能机器人领域发挥重要作用。然而,柔性电子的功能源于多层组件集成,不同材料的基底、电极和功能层间普遍存在不兼容性和机械不匹配问题,形成复杂的界面。此外,柔性电子的应用通常与人类活动相关,使用场景复杂,因此其多层结构在动态环境下的稳定服役成为了关键技术挑战。通过一体化的界面粘附设计,可以有效改善柔性电子长期运行过程中的分层失效问题,并赋予其特殊功能。这类粘附界面基于材料分子间相互作用和结构设计实现,在解决器件稳定性问题方面具有巨大潜力。然而,该领域的早期研究对此关注有限。
图1柔性电子中粘附界面的应用场景:表皮设备、植入式设备和机器人领域
图2柔性电子界面连接类型的示意图,包括物理相互作用、化学共价键和界面结构设计
图5 机械电子领域中的界面粘附
文章最后展望了柔性电子中粘附技术的未来发展,当前面临的问题和持续挑战。包括粘合界面中的疲劳现象、评估设备稳定性的方法以及与先进制造技术的集成。不同类型的界面应根据其服役场景的特殊性,进一步优化材料组分和结构设计,针对性解决各自领域中的问题。例如开发分子级厚度的粘附界面以提高器件的集成精度;设计多种组织兼容的粘附材料以避免植入式设备的频繁更换;创建可控梯度的粘附强度以实现软机器人对复杂环境的感知和识别。
得益于材料科学和制造技术的持续创新,柔性电子正迅速发展。在柔性器件从实验室原型向商业化产品转化的过程中,服役稳定性至关重要。随着各种新型人机交互场景的演变,未来对稳定界面的需求将进一步增加。这些粘附技术在柔性电子中的持续进步将有望为下一代智能制造、信息传输和数字医疗等领域带来更多变革。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216278
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