AM：具有高无线供电效率的超变形和组织粘合剂液态金属天线

兔兔

2021-05-25

柔性和可拉伸天线对于可穿戴和可植入器件进行无线通信以解决组织-器件界面的机械失配问题非常重要。基于液态金属的可拉伸电子器件的新兴技术是改善传统金属基天线柔韧性和可拉伸性有希望的方法。然而，现有的封装液态金属的方法需要较厚（至少100 μm）的基底，并且所得器件在可变形性和组织粘附性方面受到限制。为了克服这一限制，新加坡科技设计大学Michinao Hashimoto等人在7 µm厚的弹性衬底上直接用墨水书写（DIW）制造微通道，获得了具有空前变形能力的液态金属微流体天线。

本文要点：

1）开发了一种利用硅酮密封胶的DIW在柔性和可拉伸的Ecoflex微片基板上形成微通道，然后注射液态金属的方法来制造这种天线。微通道的DIW提供了具有低通道轮廓区域（<基板面积的15％）的非单片结构薄膜。器件的这种配置不会影响Ecoflex微片的柔韧性，这种结构在传统方法中很难制作。

2）独特的制作方法使薄膜天线具备了现有薄膜天线无法同时实现的优点：（i）各种变形模式下的高无线供电效率（即q>20）；（ii）对湿的和动态生物组织的无缝合、保形粘附；（iii）对变形下的湿组织提供可靠的无线供电效率。

3）该天线采用标准NFC电源供电（1 W），并在不同变形模式下（包括拉伸（>200%单轴应变）、弯曲（R=3.0 mm）和扭曲（180°扭曲））产生的极端机械应力下表现出一致的无线性能。同时还证明了天线在反复变形循环（100%应变1000次循环）下的耐久性。现有的具有单片结构且均质厚度至少为100 μm的薄膜天线从未实现过这种变形下的机电耐久性。

4）最后，还证实了PDA包覆器件在离体动物组织（如猪小肠、猪心脏和鸡腿）表面的稳定组织粘附。在组织的动态变形下，附着在组织表面的器件显示出保形的粘附力和稳定的无线操作，而不会脱落。

Kento Yamagishi et al. Ultra-Deformable and Tissue-Adhesive Liquid Metal Antennas with High Wireless Powering Efficiency. Adv. Mater. 2021, 2008062.

DOI: 10.1002/adma.202008062.

https://doi.org/10.1002/adma.202008062