哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）馬星教授聯(lián)合中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院劉志遠(yuǎn)研究員，提出了一種通過將鎵基液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)并通過塑性變形制備復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)柔性導(dǎo)體的方法。作者基于金屬材料的合金化及相關(guān)理論，著重考量材料的相變溫度、機(jī)械強(qiáng)度和塑性加工性能，篩選出Ga-10In作為3D柔性電子制備的基礎(chǔ)材料。固體Ga-10In的高塑性特點(diǎn)允許通過機(jī)械彎曲、纏繞等方式制備復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)導(dǎo)體，在熔點(diǎn)以下溫度將3D導(dǎo)體與功能芯片連接并使用硅膠封裝后，熔點(diǎn)以上溫度加熱(>22.7 °C)便可使Ga-10In熔化并恢復(fù)其流動(dòng)性。此外由于過冷效應(yīng)，Ga-10In導(dǎo)體可以在低于熔點(diǎn)的一定的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，保證了柔性電子器件的服役溫度區(qū)間。為證明該方案的實(shí)用性，作者設(shè)計(jì)了具有超高靈敏度的3D應(yīng)變傳感器、由3D跳線導(dǎo)體構(gòu)成的二極管 (LED) 陣列以及由3D螺旋結(jié)構(gòu)的可穿戴傳感器和多層柔性電路板組成的手指動(dòng)作監(jiān)測(cè)裝置。相關(guān)工作以“Three-dimensional flexible electronics using solidified liquid metal with regulated plasticity"為題發(fā)表于電子領(lǐng)域期刊《Nature Electronics》，2019級(jí)博士生李國強(qiáng)同學(xué)為該論文第一作者。

在本項(xiàng)研究中，由摩方精密25 μm精度的nanoArch® P150設(shè)備3D打印的高精度模具，為制備2D應(yīng)變傳感電路和3D拱形跳線提供了精密支持。