柔性金属浴

实验室常见的加热仪器，如：加热板、加热套、金属浴、水（油）浴等加热板是通过面传导方式对样品进行加热，适用于有平面导热面的容器，如烧杯，三角瓶等。加热套多用于相应配套容积的圆底烧瓶等容器。金属浴加热块，受限于金属模块加热腔形状的不同，只能适用于特定形状的加热容器。水（油）浴会受到热传导介质的温度局限，容器表面有水（油）的附着情况。推荐使用WIGGENS最新自主研发的柔性金属浴，用一台仪器即可完成对不同形状容器，宽广温度范围的加热控制。wiggens柔性金属浴，使用自主研发生产的高品质合金颗粒作为热传导介质，不锈钢底板对合金颗粒进行加热，快速进行热量传递，PTFE 成型的保温层，形成集热效应。合金颗粒流动性强，对容器包裹性好，加热均匀，导热快。配合使用wiggens 专利的红外加热（IR）技术和ACC 自整定温度控制技术，实现更快的加热效果和更好的温度稳定性WIGGENS柔性金属浴可以对样品进行快速，洁净的加热，适用于各种形状的容器。在相当一部分应用领域，非常适合取代实验室常用的小油浴锅，干浴模块，电加热套等加热方式，是一款名副其实的全能型加热仪器，加热操作的好帮手。

基于手势识别技术的可穿戴柔性电子设备在医疗健康、机器人技术、人机交互和人工智能等领域颇具应用前景。研制性能优异的柔性应变传感器是实现高性能可穿戴设备应用的重要基础。感器的灵敏度决定可穿戴设备的感知精度，而在过载、瞬时冲击、多次循环弯曲/扭折等条件下的机械鲁棒性将影响可穿戴设备实际应用环境条件下的长期可靠服役。截至目前，采用简单方法制备兼具高灵敏度和机械鲁棒性的柔性应变传感材料颇具挑战性。如何将基础研究所获得的高性能柔性应变传感器推广应用到人机交互系统等实际应用场景中，将会为此类器件的研发提供全新思路。 　　近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心薄膜与微尺度材料及力学性能研究团队，在前期柔性基体金属薄膜力学行为研究的基础上，基于柔性器件传感的力学原理，提出将裂纹类传感器的传感机制引入高机械鲁棒性蛇形曲流结构中，通过对传感层进行巧妙的高/低电阻区调控实现高灵敏度传感的学术思想，研制出灵敏度与裂纹类传感器相当(GF 1000)且机械鲁棒性优异的柔性应变传感器。该传感器在过载、冲击、水下浸泡、高/低温等严苛环境条件的作用下表现出优异的循环稳定性，稳定响应周次达10000周。同时，该传感器具有响应和回复时间快(图2.柔性应变传感器的传感性能。a、高/低电阻区调控前的响应曲线；b、高/低电阻区调控后的响应曲线；c、在不同峰值应变下的循环响应曲线，极限检测应变；d、响应和回复时间。图3.柔性应变传感器的机械鲁棒性。a、循环稳定性；b、最大可承受应变；c-e：对严苛环境的耐受力。图4.可穿戴手语翻译系统。a、应用场景示意图；b、系统框架；c、手语手套；d、无线电路板；e、用户界面。图5.手语识别验证。a、6种由复合手势组成的手语；b、手语翻译系统对6种手语的识别准确率；e、手语翻译系统的各项性能汇总。

镓基液态金属（LM）由于其优异的金属导电性以及室温流动性特点，被认为在柔性电子领域具有广泛的应用前景。基于镓基LM材料，目前已成功开发出各类柔性电子器件，如可穿戴传感器、柔性电容器、柔性电感器以及柔性变阻器等。LM柔性器件的集成性和可靠性一直以来是该领域的研究热点，其中3D柔性电子被普遍认为是提高集成性的有效解决方案之一。然而，液态金属的流动性是一把双刃剑，虽然它为LM柔性器件提供了优异的可变形性，但同时给3D结构柔性电路的制备带来了巨大挑战。目前报道的3D打印、冷冻打印、通道填充等方法在复杂3D结构电路的制备、工艺成本以及功能性芯片的集成等方面仍存在不足。近期，哈尔滨工业大学（深圳）马星教授联合中科院深圳先进技术研究院刘志远研究员，提出了一种通过将镓基液态金属转变为固态并通过塑性变形制备复杂3D结构柔性导体的方法。作者基于金属材料的合金化及相关理论，着重考量材料的相变温度、机械强度和塑性加工性能，筛选出Ga-10In作为3D柔性电子制备的基础材料。固体Ga-10In的高塑性特点允许通过机械弯曲、缠绕等方式制备复杂3D结构导体，在熔点以下温度将3D导体与功能芯片连接并使用硅胶封装后，熔点以上温度加热(22.7 °C)便可使Ga-10In熔化并恢复其流动性。此外由于过冷效应，Ga-10In导体可以在低于熔点的一定的温度范围内保持液态，保证了柔性电子器件的服役温度区间。为证明该方案的实用性，作者设计了具有超高灵敏度的3D应变传感器、由3D跳线导体构成的二极管 (LED) 阵列以及由3D螺旋结构的可穿戴传感器和多层柔性电路板组成的手指动作监测装置。相关工作以“Three-dimensional flexible electronics using solidified liquid metal with regulated plasticity”为题发表于电子领域权威期刊《Nature Electronics》，2019级博士生李国强同学为该论文第一作者。在本项研究中，由摩方精密25 μm精度的nanoArch P150设备3D打印的高精度模具，为制备2D应变传感电路和3D拱形跳线提供了精密支持。图1：基于可调塑性的凝固态液态金属的3D柔性电子简介说明。(a) 液态的Ga-10In转变为固态的片状和棒状示意图；(b) 塑性变形能力对比；(c) Ga-10In低温拉伸性能；(d) Ga-10In相变性能测试；(e) 基于该方案制备的3D柔性电子。图2：Ga-In合金材料表征及性能测试。(a) 凝固态Ga-10In显微组织；(b) Ga-In合金中A6相体积分数于In元素含量的关系；(c) Ga-10In和Ga-15In显微组织表征；(d) Ga-10In拉伸样断口附近显微组织表征；(e) Ga-In合金力学性能测试；(f) 图(e)对应的屈服强度和延伸率；(g) Ga-In合金相变测试；(h) Ga-In合金熔点与In元素含量的关系。图3：2D应变传感器的电力性能测试及3D高灵敏度应变传感器设计。(a) 2D应变传感器电阻-应变关系；(b) 2D应变传感器平均GF值与应变的关系；(c) 2D应变传感器横向及纵向拉伸性能测试；(d) 3D应变传感器照片及其性能；(e) 3D应变传感器挤压位置的CT微观表征；(f) 与已报道LM应变传感器的灵敏度对比。 图4：Ga-10In 3D拱形导体及其LED柔性阵列应用。(a) 熔化前后拱形Ga-10In导体图像；(b) LED阵列示意图；(c) LED阵列电流-电压性能测试；(d) 控制装置和LED阵列电路图；(e) 控制系统和LED柔性阵列照片；(f) LED阵列动态弯曲图像。图5：3D结构的可穿戴手指动作监测柔性装置。(a) 装置示意图；(b) 3D柔性传感器及其变形性能；(c) 3D柔性传感器的手指动作传感测试；(d) 3D传感器疲劳性能测试；(e) 3D柔性电路板俯视图像；(f, g) 3D垂直电路图像；(h) 该柔性装置的手指动作测试。通过凝固态Ga-10In液态金属的塑性变形制备复杂结构3D柔性导体具有显著优势，但作者表示，该3D柔性电子制备方案目前在导电线径、柔性器件制备效率、以及自动化制造设备等方面仍存在限制。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41928-022-00914-8