針灸是一種傳統(tǒng)的中醫(yī)治療方法，其中的針?lè)ㄊ菍⒑玲槹凑找欢ǖ慕嵌炔迦肴梭w特定深度的穴位，從而達(dá)到治療疾病的目的。醫(yī)生在行針的過(guò)程中，往往需要依賴自身經(jīng)驗(yàn)及手法將針遞送至特定的穴位，對(duì)于醫(yī)生的技能要求很嚴(yán)格。客觀化和精確化是中醫(yī)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)，發(fā)展針刺響應(yīng)的超敏深度傳感器對(duì)于刻畫扎針深度的定量化表征有著重要的作用。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，中科院理化所低溫與生物醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用自組裝沉積法制備出了一種電學(xué)各向異性的柔性液態(tài)金屬薄膜。

利用納米鎵銦共晶合金（EGaIn）在納米纖維素-聚乙烯醇溶液中的密度差和自然蒸發(fā)，可成功制備1~49 μm的超薄Janus膜。這種膜在正常情況下，雙面均不導(dǎo)電；而在垂直集中應(yīng)力或者剪切摩擦力作用下，薄膜下層液態(tài)納米EGaIn顆粒則可實(shí)現(xiàn)有效導(dǎo)通。利用納米EGaIn與納米纖維素-聚乙烯醇復(fù)合物制備的深度傳感器，不僅具有靈敏的深度探測(cè)能力，而且醫(yī)生在訓(xùn)練過(guò)程中可以通過(guò)可視化顯示燈在第一時(shí)間獲取扎針的深度信息。這種液態(tài)金屬薄膜作為一種全新的電子紙，為制造智能微尺度傳感器的多層復(fù)雜電路提供了一個(gè)簡(jiǎn)便、快速的制造和響應(yīng)平臺(tái)。

液態(tài)金屬薄膜制備的針灸深度傳感器模型

更進(jìn)一步的，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種液態(tài)金屬薄膜兩面對(duì)光的反射效果以及導(dǎo)熱性能也有顯著性差異，這種特性使其有可能被用作光轉(zhuǎn)化開(kāi)關(guān)和溫度調(diào)節(jié)器。這樣一種同時(shí)具有電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)三種特性的兩面各異性薄膜，在制備的過(guò)程中不需要任何復(fù)雜的工藝及精密儀器的輔助，制備過(guò)程不僅簡(jiǎn)單易行，而且并不需要耗費(fèi)太多時(shí)間。

液態(tài)金屬薄膜兩面光學(xué)和熱學(xué)特性的差異

相關(guān)研究成果以“Self-assemble dultrathin film of CNC/PVA–liquid metal composite as a multifunctional Janus material”為題發(fā)表在Materials Horizons期刊上。（DOI:10.1039/C9MH00280D）。論文的第一作者是理化所博士生張朋舉和和王倩副研究員，理化所饒偉和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)何志祝副教授為共同通訊作者。

值得一提的是，與剛性微納米金屬材料相比，柔性微納米液態(tài)金屬則表現(xiàn)出更強(qiáng)的順應(yīng)性和易于調(diào)控等特性。近期，針對(duì)可變形微納米液態(tài)金屬功能材料的物理化學(xué)特性、制備方法和多領(lǐng)域應(yīng)用，中科院理化所團(tuán)隊(duì)在Materials Science and Engineering: R:Reports 期刊上也發(fā)表了題為Transformable Soft Liquid MetalMicro/Nanomaterials的論文對(duì)納米液態(tài)金屬進(jìn)行了系統(tǒng)地評(píng)述。

相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、北京市科委等基金的大力支持。

論文鏈接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/mh/c9mh00280d
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927796X18302195