电路板秒变“贴纸”，新研究将促进“物联网”产业发展

电子贴纸可以将普通玩具块变成“物联网”中的高科技传感器

图片来源：Chi Hwan Lee/普渡大学

      从智能手机到大型建筑物，从小型机器零件再到大型的医疗设备，越来越多的物品逐渐被改造成其所在环境的无线传感器，并扩展成为一个名为“物联网”的网络系统。

      随着物联网技术的兴起，将所有物体连接到互联网已经逐渐成为共识，为了使像家具和办公用品一样平常的物件能够相互通信和相互感知，这种万物互联技术将需要继续扩大规模。

      日前，来自普渡大学和弗吉尼亚州立大学的研究人员开发出了一种新的制造方法，利用这种方法可以制造出能轻易地从硅晶片表面上剥离的微小薄膜电子电路。 该技术不仅消除了电路制造中的几工艺步骤和削减了相关成本，而且还允许任何物体通过应用该技术制造的高科技电子电路 “贴纸”来感知其周围的环境变化。

      这项技术最终将被用来促进无线通信产业的发展。 研究人员在最近发表于【the National Academy of Sciences】上的论文中展示了应用了高科技贴纸的物体的感知能力。

       “我们可以定制一个传感器贴纸，将它贴在无人机上，然后将无人机送到危险区域以检测气体是否泄漏，”普渡大学生物医学工程和机械工程系助理教授Chi Hwan Lee说道。

      现如今，大多数电子电路都是单独构建在扁平且刚性的 “晶圆”硅片基板上。硅晶片可以承受用于从晶片上去除电路的高温和化学蚀刻。

      但是高温和蚀刻过程会损坏硅晶片，这将使得硅晶片无法重复利用。

      Lee的新制造技术称为“转移印刷”法，通过使用单个晶圆构建几乎无限数量的电子电路薄膜来降低制造成本。应用他的技术，电路薄膜可以在室温下剥离，这将避免高温和化学品对硅晶片的腐蚀，进而节约生产成本。

       “这就像旧金山金门大桥上的红色油漆，因为环境非常潮湿，油漆经常剥落，必须反复的重新刷涂油漆才能保证大桥的质量” 李说。 “而在我们的案例中，将晶圆和完成的电路浸入水中就可以显著降低机械剥离应力，避免损伤硅晶片，并且这种生产方法环保。”

      插入电子薄膜和硅晶片之间的可延展金属层，可以确保电子薄膜可以在水中剥离。然后通过将这些薄膜电子器件修剪并粘贴到任何物体表面上，从而赋予物体电子特征。

      例如，将其中一个电子器件贴纸放在花盆上，通过物联网技术便使得我们能够感知可能影响植物生长的温度变化。

      Lee的实验同时做了额外的实验，研究人员使用一部胶片打开和关闭LED灯显示屏，这证明了剥离前后的电子集成电路的元件均能够正常工作。

       “我们对这一过程进行了优化，以便我们能够以无缺陷的方式将电子薄膜与晶圆分层，”Lee说。

原文来自：sciencedaily，原文题目：Electronic stickers to streamline large-scale 'Internet of things'，由材料科技在线团队翻译整理。