電子電路在科學(xué)研究和日常生活中都是必不可少的，是現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)高分辨率電路的主要方法集中在兩個(gè)核心策略上：其一利用計(jì)算機(jī)數(shù)控 （CNC） 加工或光刻膠蝕刻技術(shù)，通過(guò)減材制造的方法去除基板上多余的銅構(gòu)建電子電路，其二利用直接打印或物理氣相沉積（PVD）的方式，通過(guò)增材制造的方法構(gòu)筑電子電路。然而，這些方法在構(gòu)建微米級(jí)電路的時(shí)候，大量的前期投資，超凈的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，昂貴的設(shè)備以及精通光刻的技術(shù)人員無(wú)一不在阻礙著該領(lǐng)域的進(jìn)步，使得電路設(shè)計(jì)迭代緩慢以及普遍適用性低。此外，柔性電路的重要性隨著時(shí)代的進(jìn)步凸顯的越來(lái)越大，但上述很多方法不適合制造柔性電路。 近日，四川大學(xué)馮文騫研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種利用多孔聚合物骨架的局部表面能快速定制復(fù)雜電路的方法。具體而言，在嵌入炔烴基團(tuán)的多孔聚合物骨架上通過(guò)無(wú)掩膜光刻的方式，進(jìn)行光誘導(dǎo)的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)以錨定不同的巰基分子，進(jìn)而產(chǎn)生超疏水、疏水和親水三種狀態(tài)結(jié)合的多孔聚合物骨架。通過(guò)導(dǎo)電油墨的“非連續(xù)去濕斷裂性”在預(yù)圖案化的多孔聚合物骨架的親水區(qū)域呈現(xiàn)浸潤(rùn)狀態(tài)（定義為貫穿電路），疏水區(qū)域呈現(xiàn)貼附狀態(tài)（定義為表面電路），超疏水區(qū)域呈現(xiàn)拒液狀態(tài)。所形成的電路具有良好的穩(wěn)定性，因而該方法實(shí)現(xiàn)了以低成本的方式將電子電路從二維至三維的快捷構(gòu)建與連接。
圖1、電子電路的傳統(tǒng)構(gòu)建方法與本研究中的構(gòu)建方法 通過(guò)無(wú)掩膜光刻技術(shù)在多孔聚合物骨架的特定區(qū)域調(diào)節(jié)表面能，導(dǎo)電高分子PEDOT：PSS根據(jù)預(yù)圖案化的多孔聚合物骨架內(nèi)表面能的不同，在親水區(qū)域形成貫穿電極，疏水區(qū)域形成表面電極，完成電子電路從二維到三維的快速轉(zhuǎn)變。 圖2、硫醇反應(yīng)性的多孔聚合物骨架MA-yne-EDMA的制備 通過(guò)光誘導(dǎo)的聚合物相分離的方法，構(gòu)建了含有硫醇反應(yīng)活性的多孔聚合物骨架MA-yne-EDMA，骨架上富含的炔烴基團(tuán)通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)與不同的硫醇分子進(jìn)行反應(yīng)實(shí)現(xiàn)表面能的調(diào)節(jié)。 圖3、在預(yù)圖案化的多孔聚合物骨架內(nèi)原位生成PEDOT：PSS的貫穿電路 圖4、在多孔聚合物骨架內(nèi)集成貫穿電路與表面電路 圖5、程序可控的功能電子器件的搭建 總之，通過(guò)利用光誘導(dǎo)的圖案化多孔聚合物骨架制造了二維結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電電路。多孔骨架的表面能作為PEDOT：PSS水性導(dǎo)電油墨的引導(dǎo)力，能夠在精確的位置原位形成導(dǎo)電通路。這種簡(jiǎn)單而有效的技術(shù)可以在10分鐘左右完成電路的構(gòu)建，無(wú)需昂貴的設(shè)備。值得注意的是，隨著電路密度的增加，貫穿電路和表面電路的無(wú)縫集成使得傳統(tǒng)的通孔制備方法中存在的接觸故障等問(wèn)題迎刃而解，從而拓寬了電子電路從二維到三維的應(yīng)用場(chǎng)景。 論文信息 Unlocking Spatial Surface Energy in Porous Skeletons: a Pathway to Bridging Electronic Circuits from 2D to 3D Architectures Shengwei Feng, Yuanyi Zhao, Xinjian Xie, Yingxue Sun, Xiongwei Luo, Dr. Wenqian Feng Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202412146 
