毒液来袭：液态金属电子纹身问世
不知大家是否还记得科幻电影《毒液》中的外星共生体——毒液？这种生物附身到男主身上，使其获得超能力，最后和男主一起拯救了世界。现实中虽然没有这种有生命的液体可以赋予人类超能力，但是却存在一种可以像液体一样流动的金属——液态金属。当液态金属与人体结合，将会为人体赋予更多的“超能力”。
图1 电影《毒液》
近日，来自清华大学医学院、中科院理化所的刘静教授团队成功研发出一种液态金属电子纹身。这种电子纹身将液态金属“附身”到人体上，让人类化身“超级战士”。电影中的共生体毒液是一团黑色的液体，而液态金属则具有银白色的金属光泽。
图2 黑色的共生体毒液和银白色的液态金属
那么液态金属是如何“附身”到人体上的呢？实际上，该小组前期的研究发现人体皮肤表面具有粗糙的纹理结构，使得液态金属很难直接黏附到皮肤上。为此，研究人员事先将一种高分子聚合物材料——聚丙烯酸甲酯（PMA）涂敷在皮肤表面，这种高分子材料对液态金属具有极好的粘附性，可以将液态金属牢固地黏附在皮肤表面。此外，研究人员将在室温下呈液态的镓基合金与固体金属微粒（Ni）混合，制备出具有高粘度、可塑性的半液态金属材料(Ni-EGaIn)。使用这种半液态金属材料制作的电子纹身结构更为稳定，而且可以使用滚轮方便快捷地涂敷到皮肤上。
图3 液态金属电子纹身制备流程。
这种液态金属电子纹身不仅使纹身图案具有电子电路功能，而且可以紧密贴合在皮肤表面，即使皮肤被拉伸扭曲，依然能够保持良好的电学性能。此外，该研究展示了液态金属电子纹身的一系列可行应用，如可任意绘制的大面积LED阵列、温度传感器、人机交互电路、体表加热电路以及体表电极等。
图4 (a-c)大面积LED阵列；(d-e) 温度传感器；(f) 人机交互电路
图5 液态金属电子纹身用于体表加热电路
图6 液态金属体表电极用于检测心电、肌电信号
此外，液态金属电子纹身使用的聚丙烯酸甲酯（PMA）以及封装材料对人体皮肤具有良好的生物相容性，而且液态金属材料不与皮肤直接接触，降低了潜在的安全风险，并且在长时间佩戴过程中不会对皮肤造成伤害。同时，这种液态金属电子纹身的去除也十分方便，只需要喷洒酒精再用纸巾擦除即可。
这种液态金属电子纹身制备方法简单，无需复杂的设备即可制备出任意图案及功能的电子纹身，为个性化医疗及可穿戴设备提供新的解决途径。
该成果以“Semi-Liquid-Metal-(Ni-EGaIn)-Based Ultraconformable Electronic Tattoo” 为题发表在国际知名期刊Advanced Materials Technologies上，论文第一作者为博士生国瑞，通讯作者为清华大学刘静教授和理化所邓中山研究员。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/admt.201900183
来源：高分子科学前沿
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