近年来 ， 随着可穿戴设备的快速发展 ， 在万物互联（IoT）的新时代 ， 如何制备出可贴合于不同复杂自由曲面的多功能传感电路 ， 以获得更精确、实时、多设备通信数据 ， 成为亟待解决的难题 。
虽然通过传统金属 3D 打印机能完成 3D 形貌的金属结构制备 ， 但其高温工作环境、硬质成品的特性 ， 使得其在可穿戴柔性基底及 3D 复杂自由曲面制备高精度传感电路变得“困难重重” 。
近年来新兴的直写成型技术（direct ink printing）有望解决部分曲面电路的制备问题 ， 但其耗时时间长、加工路径设计复杂 ， 且具有合适黏流性（viscosity）参数的喷墨材料也有限 。

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图丨基于直接强脉冲光诱导锌纳米颗粒转印技术 ， 在复杂的贝壳上制造可降解的功能传感电路
近日 ， 宾夕法尼亚州立大学（PSU）工程科学与力学系助理教授程寰宇团队发现了一种在贝壳和智能器件上可“瞬间”印电路的方法 。 他们首次提出利用脉冲光及转印技术 ， 在毫秒量级的时间制备了多种不同 3D 曲面制备基于锌金属层可降解的传感电路 。

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（来源：受访者）
该工艺无苛刻制备要求 ， 在室温、任意实验室环境下 ， 就可以能快速、大规模、低成本地制备曲面/平面可降解电子器件 ， 该技术可用于医疗可降解植入设备、环境绿色传感器、军用物理自破环保密、智能物联网等多领域 。

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图丨相关论文（来源：Materials Today）
8 月 5 日 ， 相关研究以《基于强脉冲光转印技术的 3D 复杂表面多功能电路制备工艺》（Fabricating functional circuits on 3D freeform surfaces via intense pulsed light-induced zinc mass transfer）为题发表在 Materials Today 。 该研究通讯作者是宾夕法尼亚州立大学助理教授程寰宇 ， 第一作者为博士生衣宁、高玉岩 。
利用“转印现象” ， 可将纳米锌颗粒制备到 3D 曲面 “该研究起源于一个偶然的发现 。 ”程寰宇说 。
研究人员最初尝试用氙灯烧结锌颗粒制备可降解电路 ， 但是由于锌颗粒易氧化 ， 其表面的氧化层阻碍了直接烧结成型 ， 这使研究一度陷入困境 。
之后 ， 程寰宇团队从问题的本质出发 ， 换了一种研究思路：既然表面氧化层不可避免 ， 可否利用一层临时过渡基底 ， 利用转印技术 ， 将氧化层与内部金属颗粒分离？

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图 | 基于强脉冲光转印技术的 3D 复杂表面多功能电路制备工艺示意图（来源：Materials Today）
研究团队惊奇地发现 ， 引入临时过渡基底后 ， 锌颗粒可以转印到任意曲面 ， 极大地扩展了光致烧结金属颗粒的应用范围 。 在论文中 ， 该团队展示了将器件转印到烧杯和贝壳上的成功案例 。

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图丨 Zn 及 Ag 的光学图像（来源：Materials Today）
“失败乃成功之母” ， 程寰宇表示 ， “历史上很多科研的重大发现都是在不经意间 ， 甚至在错误的预期结果中得到的 。 这种科研上的混沌（chaos）或随机性 ， 其实是科研本身具有的魅力之一 。 ”
仅一步工序 ， “瞬间”实现高性能功能器件的低成本、大面积制备 纳米锌颗粒是人体所需的微量元素之一 ， 作为金属材料其熔点低、可水解 ， 非常适用于瞬态可降解电子的光致烧结材料 。