9月12日，由中国科学院化学研究所宋延林研究员、李会增副研究员、新加坡南洋理工大学陈晓东教授以及首都医科大学贾旺教授共同合作完成的一项重要研究成果，在国际顶尖学术期刊《Science》正式发表。
柔性电子新玩法：液滴打印实现高精度、无损包裹
在健康监测、医疗治疗和增强现实等前沿应用中，柔性生物电子接口被认为是关键支撑。然而，要将这些薄膜器件无损贴合到复杂的三维表面，却常常面临“应力集中”带来的破坏风险。传统方法或依赖复杂的结构设计，或采用性能受限的可拉伸材料，导致器件制造工艺繁琐、功能受限。如何在保持高精度与完整性的同时，将非拉伸甚至极脆弱的薄膜准确包裹到曲面目标上，一直是科研界亟待攻克的难题。
今日，中科院化学所宋延林研究员、李会增副研究员、新加坡南洋理工大学陈晓东教授和首都医科大学贾旺教授共同提出了一种全新的“液滴打印（drop-printing）”策略。研究人员利用液滴作为润滑与转移介质，实现了在各种复杂曲面上的无损薄膜转印。液滴在薄膜与目标表面间形成的流体层，不仅带来毛细力辅助的紧密贴合，还通过“滑移”机制有效释放应力，避免薄膜在变形过程中拉裂。该方法甚至能让厚度仅两微米的硅膜顺利贴合神经和脑组织，构建高精度神经电子接口，并成功实现光控在体神经调控。相关成果以“Drop-printing with dynamic stress release for conformal wrap of bioelectronic interfaces”为题发表在《Science》上，第一作者为An Li，Wenjianlong Zhou，李会增副研究员，Wei Fang和Yifei Luo为共同一作。
通过墨滴印刷薄膜变形时的动态应力释放
在实验中，研究团队详细展示了液滴打印的动态释压机制（图1）。与传统的“软印章”转移方式相比，液滴打印过程中，液滴渗入目标表面的微结构，形成一层润滑液膜。当薄膜发生二维到三维的形变时，应力通过液层“滑移”被快速释放（图1c、图1d），避免了灾难性的集中拉伸（图1e）。这一效果在对极脆弱的150纳米金膜转印时尤为明显：液滴打印能够让图案完整保留，而传统方法则常导致严重断裂（图1f、图1g）。更重要的是，这一策略几乎不施加外部压力，仅依靠液滴瞬时的轻微冲击力即可完成转印（图1h），真正实现了对薄膜的“温柔”包裹。
图1：液滴打印的动态应力释放机制，展示了应力分布与金膜无损转印的对比
墨滴印刷的液滴控制机制
为了进一步提升位置精度，研究人员深入解析了液滴在打印过程中的三相接触线（TCL）调控机制（图2a、图2b）。实验发现，液滴蒸发过程中内部流动会导致薄膜产生随机偏移（图2c），影响定位精度。通过理论建模与数值模拟，团队揭示了液滴接触角、撞击速度与尺寸对TCL大小的决定作用（图2d、图2e）。随后，他们提出通过在液滴中引入明胶等少量添加剂，使接触线“钉扎”在目标表面（图2f、图2g），避免了回缩导致的薄膜折叠。得益于这一改进，液滴打印实现了小于20微米的定位精度（图2h、图2i），大幅优于现有转印方法。
图2：三相接触线（TCL）调控原理及定位精度提升方法
墨印的一般演示
液滴打印的通用性同样令人印象深刻。团队展示了它在多种复杂体系中的适用性：从对极其敏感的草履虫表面包覆金膜（图3a、图3b），到在蒲公英纤维、二氧化硅微球、光纤及超薄硅膜上实现无损转印（图3c-图3f），甚至能在具有凹凸和回勾结构的基底上稳定成膜（图3g）。进一步，通过在液滴中调节成分，还能完成细胞薄膜的堆叠与精确图案化（图3h-图3j），甚至为生物体提供稳定的荧光标记与跟踪（图3k）。这一系列演示表明，液滴打印不仅能处理脆弱的无机薄膜，也能适配活体组织与功能材料，为未来的生物电子与智能器件设计提供了灵活平台。
图3：液滴打印在草履虫、蒲公英纤维、微球、光纤、硅膜及细胞薄膜上的多样化演示
更具突破性的是，液滴打印在神经调控上的应用（图4）。研究人员将硅异质结薄膜通过液滴打印方式转印到猪脑表面，与传统方法下脆弱硅膜断裂不同，该方法实现了完整且精准的贴合（图4b）。在小鼠坐骨神经实验中，液滴打印的硅薄膜在近红外激光照射下成功诱发神经兴奋，实时驱动小鼠后肢运动（图4c-图4f）。同步的肌电信号与肢体动作表明，液滴打印接口能够高效传导光控刺激（图4g、图4h）。进一步，在大鼠大脑皮层实验中，液滴打印的神经电子接口同样实现了前肢运动的精确调控（图4i-图4l）。这一成果不仅验证了液滴打印在在体应用中的可行性，也为未来非侵入式神经调控技术提供了新范式。
图4：液滴打印构建神经电子接口，实现小鼠和大鼠体内光控神经调控
小结
总体来看，这项工作展示了一种创新的液滴打印策略，突破了传统转印方法对材料和结构的限制，实现了在多尺度、多材质和多功能体系中的高精度、无损贴合。研究人员通过应力滑移释放与液滴界面调控，将自然界“角质层滑移”的智慧引入到柔性电子制造中。未来，这一方法有望推动高性能神经电子接口、可穿戴设备及微尺度传感器的快速发展，开启柔性生物电子学的新篇章。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202509/15/50008537.html
