2025-10-31 | 科研部 南科大于严淏团队在柔性电子封装领域取得研究进展

近日，南方科技大学材料科学与工程系副教授于严淏与合作者在柔性电子封装研究中取得进展，相关成果以“Hermetic Stretchable Seals Enabled by a Viscoplastic Surface Effect”为题发表在Nature Materials期刊。

封装是柔性电子系统长效服役的关键。传统弹性封装材料因表面高弹态和分子链间的本征空隙，导致界面渗漏和本体透过双重失效机制。研究团队通过在苯乙烯类嵌段共聚物中引入极性接枝聚合物，调控相分离过程，首次实现材料表面从高弹态向黏塑态的可控转变，使封装薄膜能与多种电子材料形成保形强韧黏附，解决界面渗漏问题。该封装薄膜具备卓越的集成兼容性，可与液态金属、甘油、分子筛等多种动态阻隔层和吸湿层实现无缺陷集成，有效克服了传统堆叠结构在形变下因缺陷导致的阻隔失效问题。这项突破性技术显著提升了钙钛矿光电器件、水凝胶热电器件和植入式生物电子器件的服役寿命，为柔性电子器件提供了普适性的封装解决方案。

图1.高分子弹性体的黏塑表面效应

研究团队在苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIBS）弹性体中引入马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP），并精确调控其相分离过程，在弹性体近表面区域构建了梯度分布的极性微区，成功制备出表面呈黏塑态而体相保持高弹态的SIBS薄膜，将其命名为SVS。

图2.界面黏附与侧向防水汽渗漏性能

独特的表面黏塑效应赋予弹性体在分子尺度上的保形粘附能力，SVS薄膜能够不受尺寸、化学特性与几何形态的限制，与包括弹性体、塑料、金属及其自身在内的多种材料形成致密、强韧且具备拉伸适应性的粘附界面。这种高度共形的粘附特性与其固有的低水汽透过率特性，使SVS的防侧向渗漏性能显著高于一般商用产品。

图3.本体水氧阻隔性能评估

研究团队基于SVS表面黏塑性，通过组装分子筛固体吸附层与甘油/依克多因高粘度液体吸收层，开发出兼具高拉伸性与低水汽透过率的“Scavenging SVS”复合材料。Scavenging SVS的稳态水汽透过率低于设备检测极限（~10^⁻5 g·m⁻²·day⁻¹），达到目前所有大拉伸封装材料中的最低值。同时，在385天大气环境、30天水浸及5万次100%拉伸循环后仍能保持性能稳定，展现出卓越的性能稳定性。

图4.多种光电器件的封装解决方案

SVS及其复合薄膜在多种器件中展现出卓越的密封保护性能。经其封装后，钙钛矿量子点在水下浸泡180天后，其光致发光性能稳定；离子热电水凝胶工作寿命延长30天以上，远超常规保护水平；植入式电子器件在体内连续工作30天后信号仍输出稳定，满足长期稳定与生物安全的双重需求；锡铅钙钛矿太阳能电池在水中浸泡188小时后，其效率仍稳定在18.4%。该技术验证了SVS及其复合薄膜在严苛环境下优异的跨领域适用性，为高性能器件的可靠封装提供了通用解决方案。

南方科技大学为论文第一单位，于严淏课题组高级研究学者夏锐、博士生李春、访问学者邵艳为论文共同第一作者，于严淏为唯一通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科创局等经费支持。

供稿：材料科学与工程系

通讯员：邓雅丽

编辑：任奕霏