受章魚啟發的智能粘結劑可用于柔性電子元器件

材料牛注：材料科學家在章魚的啟發下研制出了智能粘接劑，可將納米材料轉印到硅上制造柔性電子產品和化合物半導體器件，還可以在不使用其他任何膠合物的情況下用作可穿戴衛生傳感器的基材。

章魚憑借其過人的智慧，逃生藝術家的技巧以及偽裝自己的特殊能力而受到人們的廣泛贊賞。此外，材料科學家還非常欣賞其觸須的粘接能力。章魚在海底行進時，可以通過控制吸盤的壓力迅速抓住或釋放它們遇到的任何表面。

現在由韓國蔚山國家科學技術研究所（UNIST）材料科學家Hyunhyub Ko領導的研究員在章魚的啟發下研制出了粘結劑。先進材料網上說，該粘合劑可將納米材料轉印到硅上制造柔性電子產品和化合物半導體器件：粘合墊可以拾取和放置各種納米材料，包括作為銦鎵砷納米帶，并將它們放置在晶片或柔性基板上。

Nature期刊上經常出現一些令化學工程師汗顏的粘結劑例子，其中包括樹蛙的腳趾，壁虎的腳等。很多學術論文中都在試圖模擬它們。但是Ko說，幾乎在每一種情況下，工程師們在匹配天然粘結劑高的粘結/剝離強度比時都存在困難。

靈活的壓力傳感器，電路及其他電子器件可能會給未來的修復學和機器人帶來更好的觸感，但是其制造過程非常困難。這種柔性電子產品的制造需要費力地把大量納米和微米級的無機半導體材料轉移到聚合物或橡膠片上。為了尋找一個更簡單的方式實現這種轉印，Ko轉向章魚尋找靈感。

動物的每個吸盤都有一個空腔，其壓力由周圍的肌肉控制。當一組肌肉收縮時，吸盤壁變薄，腔體體積增加，吸盤中的壓力相對于周圍的壓力有所降低，從而產生吸力。釋放時，其他肌肉收縮，吸盤壁變厚，腔體內壓力增加，從而釋放吸盤。

為了模擬這種方法，Ko用做橡膠材料PDMS做成微型“吸盤”。PDMS片上布滿孔隙并涂覆有熱響應性聚合物形成的吸盤壁。在環境溫度下，該聚合物具有親水性，吸水膨脹。當該材料襯墊被加熱到32℃時，聚合物發生相變轉變為疏水性，急劇縮小并產生吸力。在高溫時其粘結強度從0.32 KPa升高到94 KPa。

柯說，“這種溫度控制使得轉移半導體納米帶很容易，因此我們可以將任何納米材料轉移到任何基質。”（轉印法幾乎是將高品質無機半導體材料轉移到硅或砷化鎵等柔性或彈性基片上的唯一方法。通常來說將材料，標志和基材匹配到一起可能會比較棘手。）

目前，Ko已經使用這種通用的智能粘接劑將砷化銦鎵晶體管粘接在二氧化硅襯底上。他們還將納米材料轉移到柔性聚合物上，還在化合物半導體帶上縱橫交錯地堆疊出交叉硅帶和硅。通過范德華力實現的粘接很弱，因此這種傳統粘接印記的處理相當費力。

Ko說這些粘合劑也可以用作可穿戴衛生傳感器的基材，不需要使用其他任何膠合物。該粘合劑是在體溫37℃時粘性很大；通過冷水沖洗就可毫無痛苦地移除。

原文參考地址：Octopus-Inspired Smart Adhesive Boosts Flexible Electronics

本文由材料人編輯部王志偉提供素材，王冰編譯，點我加入材料人編輯部