年初，中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員因其一位博士生在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的一封真情流露的感謝信而受到廣泛關(guān)注（）。在這封信中，學(xué)生細(xì)致講述了宋老師多年來“為師當(dāng)有父母心”的育人理念：他不僅充分尊重學(xué)生的學(xué)術(shù)志趣，在科研上給予自由與支持，更在日常生活中處處關(guān)懷——從為學(xué)生披上自己的羽絨服御寒，到主動提供住所幫助畢業(yè)生渡過難關(guān)，點滴細(xì)節(jié)打動無數(shù)人心。

宋延林老師作為杰青、長江學(xué)者，始終秉持“想怎樣培養(yǎng)自己的孩子，就怎樣培養(yǎng)自己的學(xué)生”的信念，以其謙和、樸素的為人和嚴(yán)謹(jǐn)、理想的治學(xué)態(tài)度，塑造了一個既有高度科研產(chǎn)出、又充滿人文溫度的課題組環(huán)境。這封信的走紅，不僅讓一位真正有德有才的導(dǎo)師被更多人看見，也引發(fā)了社會對良好師生關(guān)系和科研生態(tài)的廣泛共鳴與期待。

宋延林研究員

今日，由中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員、李會增副研究員、新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授以及首都醫(yī)科大學(xué)賈旺教授共同合作完成的一項重要研究成果，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Science》正式發(fā)表。接下來，就讓我們一起來深入了解這項突破性的研究工作。

柔性電子新玩法：液滴打印實現(xiàn)高精度、無損包裹

在健康監(jiān)測、醫(yī)療治療和增強現(xiàn)實等前沿應(yīng)用中，柔性生物電子接口被認(rèn)為是關(guān)鍵支撐。然而，要將這些薄膜器件無損貼合到復(fù)雜的三維表面，卻常常面臨“應(yīng)力集中”帶來的破壞風(fēng)險。傳統(tǒng)方法或依賴復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，或采用性能受限的可拉伸材料，導(dǎo)致器件制造工藝繁瑣、功能受限。如何在保持高精度與完整性的同時，將非拉伸甚至極脆弱的薄膜準(zhǔn)確包裹到曲面目標(biāo)上，一直是科研界亟待攻克的難題。

今日，中科院化學(xué)所宋延林研究員、李會增副研究員、新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授和首都醫(yī)科大學(xué)賈旺教授共同提出了一種全新的“液滴打印（drop-printing）”策略。研究人員利用液滴作為潤滑與轉(zhuǎn)移介質(zhì)，實現(xiàn)了在各種復(fù)雜曲面上的無損薄膜轉(zhuǎn)印。液滴在薄膜與目標(biāo)表面間形成的流體層，不僅帶來毛細(xì)力輔助的緊密貼合，還通過“滑移”機制有效釋放應(yīng)力，避免薄膜在變形過程中拉裂。該方法甚至能讓厚度僅兩微米的硅膜順利貼合神經(jīng)和腦組織，構(gòu)建高精度神經(jīng)電子接口，并成功實現(xiàn)光控在體神經(jīng)調(diào)控。相關(guān)成果以“Drop-printing with dynamic stress release for conformal wrap of bioelectronic interfaces”為題發(fā)表在《Science》上，第一作者為An Li，Wenjianlong Zhou，李會增副研究員，Wei Fang和Yifei Luo為共同一作。

通過墨滴印刷薄膜變形時的動態(tài)應(yīng)力釋放

在實驗中，研究團隊詳細(xì)展示了液滴打印的動態(tài)釋壓機制（圖1）。與傳統(tǒng)的“軟印章”轉(zhuǎn)移方式相比，液滴打印過程中，液滴滲入目標(biāo)表面的微結(jié)構(gòu)，形成一層潤滑液膜。當(dāng)薄膜發(fā)生二維到三維的形變時，應(yīng)力通過液層“滑移”被快速釋放（圖1c、圖1d），避免了災(zāi)難性的集中拉伸（圖1e）。這一效果在對極脆弱的150納米金膜轉(zhuǎn)印時尤為明顯：液滴打印能夠讓圖案完整保留，而傳統(tǒng)方法則常導(dǎo)致嚴(yán)重斷裂（圖1f、圖1g）。更重要的是，這一策略幾乎不施加外部壓力，僅依靠液滴瞬時的輕微沖擊力即可完成轉(zhuǎn)?。▓D1h），真正實現(xiàn)了對薄膜的“溫柔”包裹。

圖1：液滴打印的動態(tài)應(yīng)力釋放機制，展示了應(yīng)力分布與金膜無損轉(zhuǎn)印的對比

墨滴印刷的液滴控制機制

為了進一步提升位置精度，研究人員深入解析了液滴在打印過程中的三相接觸線（TCL）調(diào)控機制（圖2a、圖2b）。實驗發(fā)現(xiàn)，液滴蒸發(fā)過程中內(nèi)部流動會導(dǎo)致薄膜產(chǎn)生隨機偏移（圖2c），影響定位精度。通過理論建模與數(shù)值模擬，團隊揭示了液滴接觸角、撞擊速度與尺寸對TCL大小的決定作用（圖2d、圖2e）。隨后，他們提出通過在液滴中引入明膠等少量添加劑，使接觸線“釘扎”在目標(biāo)表面（圖2f、圖2g），避免了回縮導(dǎo)致的薄膜折疊。得益于這一改進，液滴打印實現(xiàn)了小于20微米的定位精度（圖2h、圖2i），大幅優(yōu)于現(xiàn)有轉(zhuǎn)印方法。

圖2：三相接觸線（TCL）調(diào)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樣令人印象深刻。團隊展示了它在多種復(fù)雜體系中的適用性：從對極其敏感的草履蟲表面包覆金膜（圖3a、圖3b），到在蒲公英纖維、二氧化硅微球、光纖及超薄硅膜上實現(xiàn)無損轉(zhuǎn)印（圖3c-圖3f），甚至能在具有凹凸和回勾結(jié)構(gòu)的基底上穩(wěn)定成膜（圖3g）。進一步，通過在液滴中調(diào)節(jié)成分，還能完成細(xì)胞薄膜的堆疊與精確圖案化（圖3h-圖3j），甚至為生物體提供穩(wěn)定的熒光標(biāo)記與跟蹤（圖3k）。這一系列演示表明，液滴打印不僅能處理脆弱的無機薄膜，也能適配活體組織與功能材料，為未來的生物電子與智能器件設(shè)計提供了靈活平臺。

圖3：液滴打印在草履蟲、蒲公英纖維、微球、光纖、硅膜及細(xì)胞薄膜上的多樣化演示

更具突破性的是，液滴打印在神經(jīng)調(diào)控上的應(yīng)用（圖4）。研究人員將硅異質(zhì)結(jié)薄膜通過液滴打印方式轉(zhuǎn)印到豬腦表面，與傳統(tǒng)方法下脆弱硅膜斷裂不同，該方法實現(xiàn)了完整且精準(zhǔn)的貼合（圖4b）。在小鼠坐骨神經(jīng)實驗中，液滴打印的硅薄膜在近紅外激光照射下成功誘發(fā)神經(jīng)興奮，實時驅(qū)動小鼠后肢運動（圖4c-圖4f）。同步的肌電信號與肢體動作表明，液滴打印接口能夠高效傳導(dǎo)光控刺激（圖4g、圖4h）。進一步，在大鼠大腦皮層實驗中，液滴打印的神經(jīng)電子接口同樣實現(xiàn)了前肢運動的精確調(diào)控（圖4i-圖4l）。這一成果不僅驗證了液滴打印在在體應(yīng)用中的可行性，也為未來非侵入式神經(jīng)調(diào)控技術(shù)提供了新范式。

圖4：液滴打印構(gòu)建神經(jīng)電子接口，實現(xiàn)小鼠和大鼠體內(nèi)光控神經(jīng)調(diào)控

小結(jié)

總體來看，這項工作展示了一種創(chuàng)新的液滴打印策略，突破了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印方法對材料和結(jié)構(gòu)的限制，實現(xiàn)了在多尺度、多材質(zhì)和多功能體系中的高精度、無損貼合。研究人員通過應(yīng)力滑移釋放與液滴界面調(diào)控，將自然界“角質(zhì)層滑移”的智慧引入到柔性電子制造中。未來，這一方法有望推動高性能神經(jīng)電子接口、可穿戴設(shè)備及微尺度傳感器的快速發(fā)展，開啟柔性生物電子學(xué)的新篇章。

來源：高分子科學(xué)前沿

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