▲林水德教授(左)、陈书文博士(右)及其科研团队研发出一种新型液态金属材料(研究人员手持)，适用于为可伸缩电子产品制造柔性且牢不可破的电路。

设想一下，一种可拉伸且耐用的传感器贴片，可用于监测患者肘部或膝部的康复状况；又或是一种可靠且牢不可破的可穿戴设备，可用于测量跑步者在训练期间的心脏活动，以预防产生危及生命的伤害。可穿戴技术的颠覆性创新通常受制于为智能设备供电的电子电路——通常由导电金属制成，要么坚硬无比，要么容易损坏。
 
最近，新加坡国立大学科研团队研发出一种适用于可拉伸电子电路的新型超柔性、自修复及高导电材料。这一突破性成就可显著提高可穿戴技术、软体机器人以及智能设备等相关技术与设备的性能。
 
这种新型材料被称为“双层液固导体”(BiLiSC)，可以拉伸至原始长度的22倍，且其导电性能未发生明显下降。这种先前尚未实现的“电-机特性”提高了人机界面的舒适性与有效性，并为该新型材料在医疗保健可穿戴设备及其他领域带来了广阔的应用前景。
 
新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院院长、负责领导该研究团队的林水德(Lim Chwee Teck)教授表示：“我们研发此项技术旨在满足下一代可穿戴设备、机器人以及智能设备对性能稳定、功能强大且电路‘牢不可破’的需求。使用‘BiLiSC’的液态金属电路使这些设备能够承受较大的变形，甚至实现自我修复，以确保电子及功能的完整性。”林水德教授及其科研团队成员皆来自新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系。
 

▲液态金属电路使用一种名为"BiLiSC"的新型工程材料，使可穿戴设备等智能设备能够承受较大的变形，甚至实现自我修复，进而确保电子及功能的完整性。

 
 柔性、自修复及导电的“超级材料” 
 
“BiLiSC”是一项振奋人心的技术，非常适用于可穿戴设备——这些设备需要考虑穿戴者的形体及运动变化。
 
“BiLiSC”共分为两层：
 
第一层
第一层是自组装的纯液态金属，即使在高应变下也能提供高导电性，减少电力传输过程中的能量损耗以及信号传输过程中的信号损耗；
 
第二层
第二层是一种包含液态金属微粒的复合材料——能在破损后实现自我修复。当出现裂缝或撕裂时，从微粒中流出的液态金属可以流入缺口，使该材料几乎在瞬间便完成了自我修复，从而确保其高导电性。
 
为了确保“BiLiSC”这项创新应用具备商业可行性，新加坡国立大学科研团队找到了一种兼具高度可扩展与成本效益的制造方式。
 
林水德教授及其科研团队的开创性研究成果已于2022年11月在科学期刊《先进材料》上发表。
 
 高性能与多功能 
 
新加坡国立大学科研团队展示了“BiLiSC”可被制成可穿戴电子设备的各种电气元件，如压力传感器、互连器件、可穿戴加热器以及用于无线通信的可穿戴天线。
 
在实验室实验中，使用互连器件的机械臂能更快地检测与响应压力的微小变化；此外，与另一种使用非“BiLiSC”材料制成的互连器件相比，机械臂的弯曲及扭转运动并未干扰从传感器到信号处理单元的信号传输。
 

▲新加坡国立大学科研团队研发的新型导电及可拉伸“超级材料”几乎可以在瞬间愈合裂缝或切口，以维持其导电性。

 
 展望未来 
 
继“BiLiSC”成功演示后，目前，新加坡国立大学科研团队正致力于在材料创新及工艺制造领域实现新的突破。该科研团队正在研发“BiLiS”的一种改良版本：该版本无需模板，可实现直接打印——这将在降低其制造成本的同时提高其工艺精度。


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