华理本科生团队自主研发金属复合导电技术,助力柔性电子材料国产化
(来源:上观新闻)
在华东理工大学奉贤校区物理实验室里,一片印着细密线路的PET薄膜随指尖反复弯折,始终稳稳点亮着一枚LED灯。支撑这条可弯折柔性电路的,是印核科技团队自主研发的低温固化导电墨水。这支由物理学院本科生陈宜乐牵头的学生科创团队,凭借原创金属复合导电技术,从上海市数百个项目中脱颖而出,斩获中国国际大学生创新大赛(2026)上海赛区金奖。
团队的起点,在学校创新创业学院举办的师生双选会上。一次分享中,物理学院青年教师张震谈到柔性电子油墨制造的行业痛点:传统银基油墨成本高、烧结温度苛刻,大量热敏基材无法适配。彼时刚接触科创的陈宜乐由此萌生自主研发的想法。在张震指导下,一支全部由本科生组成的研发小组正式成立,锚定低温固化的柔性金属导电墨水路线,开启攻坚之路。
从烧杯里的配方雏形到可量产的成熟产品,团队在陈宜乐带领下,围绕分散浆料、平衡性能、量产放大三个环节持续攻关。
团队遇到的第一道难题是导电材料易团聚,墨水先要稳得住、喷得出。调配出的墨水静置一周便出现明显沉降,喷墨打印时频繁堵喷头,成膜后的导电性能也不稳定。团队前后测试几十组配方,逐一筛选分散剂体系、调试表面改性工艺,却始终收效甚微。带着问题与团队成员深入探讨后,陈宜乐引导大家跳出单纯调整分散剂的固有思路,回归材料界面本质,提出用纤维素长链构建分散骨架的新方向。受此启发,团队通过表面接枝改性让纤维素分子锚定在导电片层表面,既实现墨水六个月的长期稳定分散,又为成膜提供力学支撑,成功破解喷墨打印堵头这一行业共性难题。
团队成员进行实验方案论证
分散问题解决后,低温固化与高导电如何兼得?固化温度降下来,导电填料无法形成致密连接网络,电导率就上不去;要保证导电性能,就必须提高固化温度,又背离项目核心定位。团队先从理论模型出发,反复推演优化填料配比,按计算结果预测导电性能会有显著提升,可多轮实验实测下来,各项指标却几乎没有进步。
一遍遍核对配比数值、重做平行实验,大家始终找不到性能停滞的原因。在师生交流碰撞中,张震听完团队困惑后,没有纠结配比数值是否准确,而是提醒大家核查填料的加入顺序与投料节奏。一句话点破了关键。团队随后发现,此前采用同步投料的方式会让两种填料提前发生团聚,无法形成有序的层状导电网络。调整投料顺序、分步分散处理后,“片—线”协同的三维导电网络成功构建:二维导电片层提供高导电通路,纤维素纳米纤维搭建连续力学骨架,通过分子链缠结与片层搭接实现导电通路致密化。经过上百次实验迭代,团队终于在100℃以下的固化条件下,实现5.6×10⁶ S/m的高电导率,达到行业中高端银基油墨的性能水平,而固化温度比主流产品低30-110℃
配方在实验室里能做到百克级,放大到公斤级制备却并不顺利。受搅拌速度、分散时间、过滤精度等工艺差异影响,产品性能出现明显波动。为赶在约定时间前交付首批企业试样,团队成员连续一周守在中试实验室,从早上八点到凌晨一两点,逐次调整工艺参数,每一批次都取样测试电导率、粘度、成膜性能。张震也全程跟进,和大家一起分析数据、优化方案。最终在第七次试验时,团队将批次性能误差控制在5%以内,成功产出合格的公斤级量产产品。
量产产品
技术攻关让墨水从配方走向产品,而真正让项目走远的,是一支能持续成长的本科生团队。
作为项目负责人,陈宜乐从最初只专注于实验数据,成长为能统筹配方研发、工艺放大、市场对接全流程的团队核心。“以前觉得做好实验就是全部,真正做项目才知道,从配方到产品中间隔着无数细节。”她说。三度攻坚和公斤级量产交付,让她学会用产业视角看技术问题,也读懂了科创背后的责任与价值。
这份成长也在朋辈间传递。大一刚入学的郭俞冰,在物理学院“小讲师课堂”上听到陈宜乐学姐的科创经验分享后,由此萌生投身科研的想法。带着对柔性电子领域的浓厚兴趣,她主动申请加入印核科技团队。她从最基础的样品配制、性能测试学起,逐步成长为能独立完成配方表征实验的核心成员,承担了分散工艺优化和批次稳定性测试等工作。“学姐的经历让我知道,本科生也能做出有价值的科研成果。”郭俞冰说。
围绕核心技术,印核科技团队已累计申请7项发明专利,发表3篇学术论文,入选高校科技成果交易会大学生创业示范区参展作品。团队已与上海、江苏等地的多家企业达成合作意向。从技术指标,到产品形态,再到检测验证、产线适配、企业试样、合作意向,一条完整的成果转化链条开始显现。印核科技正把实验室里的技术指标,转化为柔性电子产业真正可用的国产材料。
未来,印核科技团队将继续面向国家新材料产业发展战略,深耕低温柔性印刷电子赛道,持续优化产品性能,推进规模化量产。同学们有个心愿:用自主研发的中国墨水,助力柔性电子材料国产化,让实验室成果落地产业一线。
原标题:《华理本科生团队自主研发金属复合导电技术,助力柔性电子材料国产化》