近日，我院魏渊团队与西北工业大学柔性电子研究院王学文团队合作在《Microsystems & Nanoengineering》发表题为“Laser-induced selective metallization of conductive patterns on silicone via copper carbonate hydroxide coating”的研究论文。魏渊为该论文第一作者及共同通讯作者。
柔性可拉伸电极是植物可穿戴传感器、生物医学器件等领域的核心组件。植物可穿戴传感器需同时具备柔性、导电性、耐久性、生物相容性及环境友好性，以适应植物复杂表面及户外环境。然而，现有制备方法仍存在工艺复杂、成本高及功能单一等问题，制约了其规模化应用。针对这一挑战，研究团队开发了一种基于激光诱导选择性金属化（LISM）的高效制备技术。该技术以环保型碱式碳酸铜（Cu2(OH)2CO3）为活化剂，通过喷涂方式均匀涂覆于硅橡胶基底（Ecoflex）表面，并经近红外激光扫描处理。激光不仅诱导基底表面形成微纳粗糙结构，同时将Cu2+原位还原为Cu0纳米颗粒，作为后续化学镀的催化种子。随后通过化学镀铜与电镀相结合，在室温下形成连续致密、低电阻的铜导电层。
实验表明，所制备的铜电极电阻率低至3.25×10-8 Ω·m，与基底的剥离强度达460 N/m，附着力达5B等级。蛇形设计的电极在125%应变下仍保持导电性，在30%应变条件下循环1000次后电阻变化小于2%。该技术无需高温烧结或有毒化学品，活化剂可回收利用，具有工艺简单、环境友好、成本低廉的优势。同时，该方法在人体心电图监测贴片、可拉伸LED阵列、柔性无线线圈等器件中的应用验证，充分展示了其在精准农业及人机交互等领域的应用潜力。
综上，本项研究研发出低成本、绿色高效的植物柔性可穿戴传感器制备新方法，为农业智能装备研发与精准农业发展提供有力技术支撑。