柔性电子具有轻薄、高适应性、多功能性和便携性等特点，在生物医学、健康监测和智能机器人领域发挥重要作用。然而，柔性电子的功能源于多层组件集成，不同材料的基底、电极和功能层间普遍存在不兼容性和机械不匹配问题，形成复杂的界面。此外，柔性电子的应用通常与人类活动相关，使用场景复杂，因此其多层结构在动态环境下的稳定服役成为了关键技术挑战。通过一体化的界面粘附设计，可以有效改善柔性电子长期运行过程中的分层失效问题，并赋予其特殊功能。这类粘附界面基于材料分子间相互作用和结构设计实现，在解决器件稳定性问题方面具有巨大潜力。然而，该领域的早期研究对此关注有限。
为深入探讨柔性电子领域中界面粘附技术的重要性和最新发展，近期，四川大学李光宪教授/杨俊龙副研究员与南方科技大学郭传飞教授合作在Elsevier旗下《Coordination Chemistry Reviews》期刊上发表了题为《柔性电子的界面粘附：材料、结构与应用》（Interfacial Adhesion in Flexible Electronics: Materials, Structures, and Applications）的综述论文。聚焦于柔性电子领域中的粘附界面，该综述详细探讨了这些粘附技术的基本原理和构建方法。还重点介绍了不同类型粘附技术在表皮电子、植入式设备和机器人领域中应用的最新进展。最后，文章展望了粘附技术未来的发展，分析了其面临的持续挑战，目标为高耐久柔性电子的概念化和制造提供参考。
图1柔性电子中粘附界面的应用场景：表皮设备、植入式设备和机器人领域在粘附机理方面，文章基于材料分子间相互作用类型，从柔性电子稳定性的角度出发，对粘附技术分类并进行了全面的概述。包括弱物理相互作用（如氢键、静电相互作用、金属配位、疏水相互作用等）、强物理相互作用（如结晶域、添加纳米粒子、形成缠结网络）、化学共价键和粘附结构设计等策略。旨在阐明不同类型粘附界面间的关系、技术特点和优势。
图2柔性电子界面连接类型的示意图，包括物理相互作用、化学共价键和界面结构设计随后，文章深入探讨了粘附界面在柔性电子关键领域中的最新应用，包括表皮设备（可穿戴电子、医疗贴片）、可植入设备（生理信号检测、疾病治疗）和机械电子技术（柔性传感器、软机器人、多材料3D打印）。重点关注每个领域中粘合界面的独特性。针对不同场景下的定制化需求，阐明了相应粘附材料的化学组成、界面连接方式、粘附强度以及特殊功能，清晰的将不同粘附技术与具体应用联系起来。提出了一种根据服役环境，优先构筑稳定界面以提升柔性电子整体稳定性和功能特性的设计策略。
文章最后展望了柔性电子中粘附技术的未来发展，当前面临的问题和持续挑战。包括粘合界面中的疲劳现象、评估设备稳定性的方法以及与先进制造技术的集成。不同类型的界面应根据其服役场景的特殊性，进一步优化材料组分和结构设计，针对性解决各自领域中的问题。例如开发分子级厚度的粘附界面以提高器件的集成精度；设计多种组织兼容的粘附材料以避免植入式设备的频繁更换；创建可控梯度的粘附强度以实现软机器人对复杂环境的感知和识别。得益于材料科学和制造技术的持续创新，柔性电子正迅速发展。在柔性器件从实验室原型向商业化产品转化的过程中，服役稳定性至关重要。随着各种新型人机交互场景的演变，未来对稳定界面的需求将进一步增加。这些粘附技术在柔性电子中的持续进步将有望为下一代智能制造、信息传输和数字医疗等领域带来更多变革。四川大学高分子材料科学与工程学院博士研究生陆名扬为该文章的第一作者，通讯作者为四川大学杨俊龙副研究员和南方科技大学郭传飞教授。该工作得到了国家自然科学基金委、四川省自然科学基金委等项目经费资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216278
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