受章鱼启发的智能粘结剂可用于柔性电子元器件

材料牛注：材料科学家在章鱼的启发下研制出了智能粘接剂，可将纳米材料转印到硅上制造柔性电子产品和化合物半导体器件，还可以在不使用其他任何胶合物的情况下用作可穿戴卫生传感器的基材。

章鱼凭借其过人的智慧，逃生艺术家的技巧以及伪装自己的特殊能力而受到人们的广泛赞赏。此外，材料科学家还非常欣赏其触须的粘接能力。章鱼在海底行进时，可以通过控制吸盘的压力迅速抓住或释放它们遇到的任何表面。

现在由韩国蔚山国家科学技术研究所（UNIST）材料科学家Hyunhyub Ko领导的研究员在章鱼的启发下研制出了粘结剂。先进材料网上说，该粘合剂可将纳米材料转印到硅上制造柔性电子产品和化合物半导体器件：粘合垫可以拾取和放置各种纳米材料，包括作为铟镓砷纳米带，并将它们放置在晶片或柔性基板上。

Nature期刊上经常出现一些令化学工程师汗颜的粘结剂例子，其中包括树蛙的脚趾，壁虎的脚等。很多学术论文中都在试图模拟它们。但是Ko说，几乎在每一种情况下，工程师们在匹配天然粘结剂高的粘结/剥离强度比时都存在困难。

灵活的压力传感器，电路及其他电子器件可能会给未来的修复学和机器人带来更好的触感，但是其制造过程非常困难。这种柔性电子产品的制造需要费力地把大量纳米和微米级的无机半导体材料转移到聚合物或橡胶片上。为了寻找一个更简单的方式实现这种转印，Ko转向章鱼寻找灵感。

动物的每个吸盘都有一个空腔，其压力由周围的肌肉控制。当一组肌肉收缩时，吸盘壁变薄，腔体体积增加，吸盘中的压力相对于周围的压力有所降低，从而产生吸力。释放时，其他肌肉收缩，吸盘壁变厚，腔体内压力增加，从而释放吸盘。

为了模拟这种方法，Ko用做橡胶材料PDMS做成微型“吸盘”。PDMS片上布满孔隙并涂覆有热响应性聚合物形成的吸盘壁。在环境温度下，该聚合物具有亲水性，吸水膨胀。当该材料衬垫被加热到32℃时，聚合物发生相变转变为疏水性，急剧缩小并产生吸力。在高温时其粘结强度从0.32 KPa升高到94 KPa。

柯说，“这种温度控制使得转移半导体纳米带很容易，因此我们可以将任何纳米材料转移到任何基质。”（转印法几乎是将高品质无机半导体材料转移到硅或砷化镓等柔性或弹性基片上的唯一方法。通常来说将材料，标志和基材匹配到一起可能会比较棘手。）

目前，Ko已经使用这种通用的智能粘接剂将砷化铟镓晶体管粘接在二氧化硅衬底上。他们还将纳米材料转移到柔性聚合物上，还在化合物半导体带上纵横交错地堆叠出交叉硅带和硅。通过范德华力实现的粘接很弱，因此这种传统粘接印记的处理相当费力。

Ko说这些粘合剂也可以用作可穿戴卫生传感器的基材，不需要使用其他任何胶合物。该粘合剂是在体温37℃时粘性很大；通过冷水冲洗就可毫无痛苦地移除。

原文参考地址：Octopus-Inspired Smart Adhesive Boosts Flexible Electronics

本文由材料人编辑部王志伟提供素材，王冰编译，点我加入材料人编辑部