近日，国际期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）在线发表了微纳电子制造研究所刘锋课题组在传感驱动一体化柔性智能器件方面的最新研究成果。论文题目为“Intelligent Cobweb Structures for All‐In‐One Flexible Devices via Laser Thermal Printing”（基于智能蛛网结构的激光热打印一体化柔性器件）。动力与机械学院硕士研究生易龙驹和赵一霖为论文的共同第一作者，刘锋副教授和郑怀副教授为论文的通讯作者，武汉大学为第一署名单位。

柔性智能器件具有轻便、灵活、高度自由、适应性和多功能集成等特点，在医疗保健、人机交互和可穿戴电子等领域极具发展潜力。这些器件的功能中不可或缺的是强大的传感和驱动能力。近年来，通过从自然生物的感知和反应机制中汲取灵感，一体化柔性智能器件在小型化和智能化方面取得了长足的进步。但是，目前该领域的研究仍处于起步阶段，存在传感功能集成度低、运动模式简单、驱动能力有限等挑战。因此，需要进一步探索仿生学启发的设计以缩小人造器件和自然生物之间的差距，从而提升器件的传感和驱动能力。此外，传感和驱动功能的构建以及制备工艺显著影响着柔性智能器件的发展和应用。功能结构与多功能复合材料的融合已成为实现多功能柔性智能器件的主要途径。但是，现有的柔性智能器件3D打印方法难以在成本、效率、精度和材料适应性方面实现优良的综合性能。因此，迫切需要开发一种高效、高精度、通用的3D打印方法，以用于制备柔性智能器件。

激光热打印智能蜘蛛网及其传感和驱动功能示意图

为了解决上述问题，刘锋课题组基于激光光热效应和聚二甲基硅氧烷（PDMS）的热固化特性，首次提出了一种新型激光热打印工艺。制备的智能蜘蛛网在PDMS基体中集成了多壁碳纳米管（MWCNTs）导电网络和钕铁硼（NdFeB）磁性颗粒，实现了多功能传感、刺激响应和驱动功能的无缝结合。该智能蜘蛛网具有多种传感特性，应变系数和磁场灵敏度分别为2.37和0.312 %·mT⁻¹，具有超过3500次循环的优秀稳定性。此外，智能蜘蛛网能够实时感知猎物并对其进行准确捕获，验证了其快速刺激响应特性。同时，智能蜘蛛网的电磁弹射功能可实现超过弹丸尺寸33.5倍的弹射高度，展示出其强大的驱动能力。因此，基于创新的激光热打印工艺，智能蜘蛛网成功地集成了多功能传感、刺激响应和驱动功能，这也标志着基于热固性材料的小型化、多功能柔性智能器件的高效制备取得了重大进展。

该工作得到了电子制造与封装集成湖北省重点实验室开放基金的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202413256