水蒸氣電漿黏合應用於穿戴性電子設備

日本的Riken Centre for Emergent Matter Science(CEMS) 和Riken Cluster for Pioneering Research (CPR)發展出改善超薄電子彈性的方法，被用在可彎曲設備或是衣服。

這項技術涉及使用水蒸氣電漿直接粘合固定在單獨的超薄聚合物薄膜上的金電極，無需粘合劑或高溫。
 

日本的研發人員在Science Advances期刊中指出，隨著電子設備體積越來越小，而人們也希望電子設備能夠彎曲，穿戴型電子設備也越來越多，建構這些電子設備的傳統方法也變得不實際。

最大的問題之一是如何連接和統整多個設備或設備的各個部分，而每個設備都位於單獨的超薄聚合物薄膜上。傳統的方法是利用多層的黏著劑將電極黏在一起，不但會降低彈性，也需要高溫和高壓，進而傷害超薄電子產品。傳統的金屬對金屬黏合雖然可行，但需要完美光滑和清潔的表面，這樣的條件在這種電子產品裡並不多見。
 

由Riken CEMS/CPR以Takao Someya為首的研究團隊所研發的這種利用水蒸氣電漿結合的技術成功地避免了上述的問題。結合過程在室溫下不需要一分鐘，然後等候12小時。這樣利用熱蒸鍍機能使印在薄度只有1/2000公厘的超薄聚合物薄膜上的金極穩定接合。

Riken CEMS/CPR的資深研究人員Kenjiro Fukuda表示，「這是我們第一次展示這種超薄彈性黃金電子產品，過程中完全沒有使用黏著劑。使用這種新的直接鍵合技術，我們能夠製造出柔性有機太陽能電池和有機 LED 的集成系統。」

「研究顯示水蒸氣電漿鍵合的表現優於傳統黏合或者直接黏合技術。黏合的強度和一致性尤其大於標準的表面直接黏合。同時，與使用標準黏合劑技術所能達到的材料相比，該材料更貼合曲面並且更耐用。」
 

作為概念驗證，該團隊集成了超薄有機光伏和 LED 光模塊，這些模塊印在單獨的薄膜上，並由五個額外的聚合物薄膜連接。這些設備承受住了廣泛的測試，包括纏繞在一根棍子上、被弄皺和扭曲到極端。同時，LED 的功率並未受到影響。該技術還能夠將預封裝的 LED 晶片連接到彈性表面。

Fukuda表示，「我們期望這種新方法成為下一代可穿戴電子設備的柔性佈線和安裝技術，可以附著在衣服和皮膚上。下一步在比如銅或鋁這類較廉價的金屬上發展這項科技。」