日本理化学研究所新兴物质科学中心（CEMS）和理化学研究所先锋研究集群（CPR）的研究人员开发了一种技术，以提高超薄电子产品的灵活性，用于可弯曲设备或服装的电子产品。该研究发表在《科学进展》上，详细介绍了使用水蒸气等离子体直接粘合固定在独立超薄聚合物薄膜上的金电极，而不需要粘合剂或高温。

随着电子设备变得越来越小，人们对可弯曲、可穿戴和皮肤上的电子产品的渴望也在增加，构建这些设备的传统方法已经变得不切实际。最大的问题之一是如何连接和整合多个设备或设备的各个部分，这些设备分别位于独立的超薄聚合物薄膜上。使用胶粘剂层将电极粘在一起的传统方法降低了灵活性，并且需要对超薄电子器件有损害的温度和压力。传统的金属与金属直接粘合的方法是可用的，但需要完全光滑和干净的表面，而这些类型的电子产品并不典型。

由理化学研究所CEMS/CPR的Takao Someya领导的研究小组已经开发出一种新方法来确保这些连接，该方法不使用粘合剂、高温或高压，也不需要完全光滑或干净的表面。事实上，这个过程在室温下只需要不到一分钟，然后是大约12小时的等待。这项新技术被称为水蒸气等离子体辅助粘合，在金电极之间建立稳定的粘合，这些电极使用热蒸发器被打印成超薄的千分之一毫米的聚合物片。

使用水蒸气等离子体，在独立的超薄薄膜上的电极之间实现了金-金结合。在这个例子中，一个LED已经被连接起来，可以看到薄膜的耐用性--即使被拉伸和皱缩后，灯仍然工作。这对于嵌入衣服或皮肤上的电子产品来说是非常理想的。

RIKEN CEMS/CPR的高级研究科学家Kenjiro Fukuda说："这是首次展示不使用任何粘合剂制造的超薄、柔性金电子器件。使用这种新的直接粘合技术，我们能够制造出一个由柔性有机太阳能电池和有机LED组成的集成系统。" 实验表明，水蒸气等离子体辅助粘合的性能比传统的粘合剂或直接粘合技术更好。特别是，粘合的强度和一致性比标准的表面辅助直接粘合所达到的要大。同时，该材料能更好地适应弯曲的表面，比使用标准胶粘剂技术所能实现的更耐用。

据Fukuda说，这种方法本身出奇地简单，这可能解释了为什么他们会意外地发现它。将金电极固定在聚合物片上后，使用一台机器将片子的电极面暴露在水蒸气等离子体中40秒。然后，聚合物片被压在一起，使电极在正确的位置重叠。在室温下等待12小时后，它们就可以使用了。这个系统的另一个优点是，在用水蒸气等离子体激活后，但在粘合在一起之前，薄膜可以在真空包装中储存几天。当考虑到订购和分配预激活组件的潜力时，这是一个重要的实际方面。

一个OPV、一个OLED和五个布线膜被制作在不同的超薄基材上，然后用WVPAB进行集成。在这张照片中，集成系统正被包裹在一根棍子上（半径为10毫米）。资料来源：RIKEN

作为概念验证，该团队整合了超薄有机光伏和LED照明模块，这些模块被印在独立的薄膜上，并由另外五种聚合物薄膜连接。这些设备经受住了广泛的测试，包括被包裹在一根棍子上，以及被揉捏和扭曲到极端的程度。此外，LED的功率效率并没有受到处理的影响。该技术还能够将预包装的LED芯片连接到柔性表面。

Fukuda说我们期望这种新方法成为下一代可穿戴电子设备的柔性布线和安装技术，可以附着在衣服和皮肤上。下一步是开发这种技术，以用于更便宜的金属，如铜或铝。