科學家開發室溫印刷金屬氧化物薄膜技術，有望革新電子產品製程 - HonWay Materials

美國北卡羅萊納州立大學的研究團隊成功開發出一種可在室溫下列印超薄、透明且具高導電性的金屬氧化物薄膜的新技術，有望為電子產品帶來更高效率與多樣化的製造方式，包括智慧型手機觸控螢幕、電腦顯示器，以及耐高溫電子元件等應用。

液態金屬與彎月面技術　打造蝸牛式印刷機制

傳統製造金屬氧化物薄膜需高溫設備且需要耗費大量時間與成本昂貴，列印速度慢。新技術改用液態金屬，在其與空氣接觸時自然形成的金屬氧化物膜為基礎，並透過兩片玻璃夾住液態金屬，利用液面張力形成的「彎月面」進行列印。

這個彎月面覆蓋著一層金屬氧化物，就像薄橡膠包裹水球。當彎月面在基材表面滑動時，前後的氧化層會均勻地轉印至表面，留下厚度僅約 4 奈米的超薄金屬氧化物薄膜，就像蝸牛爬行時留下的黏液痕跡一樣。更特別的是，彎月面在列印過程中會不斷產生新的氧化膜，使列印能持續進行。

儘管薄膜厚度極薄，卻擁有金屬般的導電性與透明度。研究團隊指出，即使在高溫環境下，薄膜仍能保持穩定導電性。實驗顯示，厚度 4 奈米的薄膜可承受高達 600°C 的高溫，若厚度提升至 12 奈米，則能耐受至少 800°C。

此外，研究人員也成功將這些金屬氧化物列印在柔性聚合物基材上，製成可彎曲的電路板，即使經過多達 40,000 次的彎折測試，仍能維持其導電與結構完整性。

這些金屬氧化物薄膜擁有獨特的雙層結構，中央區域含氧量極少，更偏向金屬性，因此具備優良的導電性能。研究人員還發現，將少量金元素引入薄膜，可進一步防止其中心區域被氧化，使導電性得以長時間維持。這一點突破了金通常難以與氧化物結合的物理性質。

該技術不僅可應用於多種液態金屬與合金，還能調整薄膜成分以適應不同功能需求，具備高度靈活性。研究人員甚至成功將薄膜轉移至如樹葉等非常規基材上，展現出未來在可攜式或非傳統裝置上的應用潛力。

共同通訊作者、北卡州立大學教授 Michael Dickey 表示：「我們正在保留這項技術的智慧財產權，並希望與產業界合作夥伴共同探索其商業化與應用可能。」

該研究已於《科學》（Science）期刊上正式發表。

文獻參考

科學家開發新型金屬氧化物印刷技術，開啟電子元件製造新篇章
New Metal Oxide Printing Technique Paves the Way for Transparent, Flexible Electronics
“超薄透明柔性電路板的天然氧化物環境印刷”，作者：Minsik Kong、Man Hou Vong、Mingyu Kwak、Ighyun Lim、Younghyun Lee、Seong-Un Lee、Insang You、Omar Awartani、Jimin Kwon、Tae Joo Shin、Unyong Jeong 和 Michael D. 185 月，202 月 202 月 202 月 202 月科學。 DOI: 10.1126/science.adp3299

(圖片來源：北卡羅萊納州立大學-Minsik Kong)

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