如果电子电路只需像用铅笔画线那样，在纸张或树叶上随手一画就能完成，并立刻用于软体机器人或贴肤健康监测设备，会是什么体验？韩国研究人员正是围绕这一设想，开发出一项新型电子材料技术：将液态金属制成细粉末，让电路可以直接“画”在各种表面上。

这项成果为下一代柔性电子产品打开了新的应用空间，可用于纸张、塑料基底，以及软体机器人系统和可穿戴设备等。相关研究已发表在期刊《Advanced Functional Materials》上。

由机械工程系朴仁圭杰出教授领衔的研究团队，与电子通信研究院（ETRI）金慧珍博士团队合作，开发出一种基于液态金属粉末的电子材料技术，使电子电路能够在目标表面上直接绘制和形成。

液态金属如何变得“可绘制”

研究团队选用的核心材料是液态金属。这类材料既像液体一样可以流动，又具备金属良好的导电性。但传统液态金属存在一个关键问题：表面张力极高，在大多数材料表面润湿性差，很难在指定位置形成清晰、稳定的电路图案。

在实际操作中，液态金属容易扩散或聚集，需要额外的表面处理或复杂工艺来控制形状和位置，这大大限制了其在柔性电子中的应用。

为解决这些问题，研究团队提出了一种新方法：将液态金属转化为微小粉末颗粒。每个颗粒内部为液态金属，外部包覆一层极薄的氧化物壳层。

在常规状态下，这种粉末并不导电。原因在于，金属与空气中的氧气反应形成的氧化层会阻隔电流，是一种天然的保护膜。但当对粉末施加轻微机械刺激——例如用画笔刷动、用手指按压或轻轻摩擦——这层氧化壳会局部破裂，内部的液态金属颗粒彼此接触并连通，从而形成导电通路。

也就是说，粉末可以先均匀涂覆在表面上，再通过对特定区域施压来“激活”电路，实现从绝缘到导电的转变。这种方式有效避免了传统液态金属电路中常见的扩散失控和图案难以精细化的问题。

几乎可以在任何表面“画电路”

这项技术的一大亮点，是对基底材料和环境的高度适应性。无需加热或复杂处理，就能在多种表面上瞬间形成电路，包括：

• 纸张和纸板
• 玻璃和塑料薄膜
• 纺织品和柔性织物
• 甚至是活体植物的叶片

在这些不同材质上，液态金属粉末都能稳定附着，并通过机械激活形成导电路径。与传统液态金属工艺相比，该方法显著减少了扩散、沉积不均和图案变形等问题，使在复杂或柔软表面上制造电路变得更加可控和可靠。

基于这一技术，研究团队已经展示了多种原型应用，包括：

• 贴附在皮肤上的无线健康监测装置
• 可自由弯折、拉伸的软体机器人柔性电路

由于不依赖昂贵或大型设备，就能在多种表面上精确绘制电路，这项技术有望应用于下一代电子系统，如可穿戴健康设备、软体机器人平台以及各类柔性电子产品。

可回收、耐用的未来电子方案

除了易加工，这项技术在环境友好性方面也具备优势。使用后的电路可以通过水浸泡并结合化学处理（例如使用氢氧化钠 NaOH 溶液）将液态金属从基底上分离回收。回收得到的液态金属可以再次制成粉末，重复利用。

这种可循环使用的特性，有助于降低电子产品报废后产生的电子垃圾，为柔性电子提供更可持续的材料方案。

在可靠性方面，研究团队指出，这种液态金属粉末在室温下存放超过一年仍能保持功能稳定。同时，在经历数万次弯折或扭转循环后，其电性能依然保持良好。这意味着它既适合用于短期使用后可“消失”的临时电路，也适合用于需要长期反复形变的可定制电子设备。

朴仁圭杰出教授表示，这项研究让电子电路的制作过程变得像绘画一样直观，同时又兼顾了材料的回收与再利用。他补充说，团队期待这项技术未来能在可穿戴计算设备、可变形物联网系统等多个领域发挥作用。