华东理工大学（以下简称华理）青年教师张震团队的本科生以第一作者发表高质量论文，他们研制的“合金墨水”通过中试验证并实现公斤级批量生产，小组成员相继被保送或直博北大，4名成员获国家奖学金……

  实际上，围绕“合金墨水”研制项目，该团队已获8项专利、6项软件著作权。有关技术已成功应用于柔性混合电子封装和柔性电路印刷生产，且测试企业反馈良好。团队多次获省部级及以上荣誉，获国家奖学金、国家励志奖学金、上海市奖学金等奖励。在一连串荣誉的背后，是该科创团队和“合金墨水”一起“快速成长”的故事。

  “这种‘合金墨水’实质含有三种‘填料’，其中一种合金微球低温熔融后能把另外两种连起来，从而‘长’成柔性电路。”张震告诉《中国科学报》。

  这种以锡铋合金微球作为金属粘结剂的三元复合“墨水”能够最终靠瞬时液相扩散焊连接铜、锡微球，形成长程连续导电通路。它具有烧结温度低、导电性能好、直写印刷精度高等优点。在柔性印刷电路板（FPCB）的直写生产、柔性混合电子焊接封装、柔性传感器等电子元件的印刷生产方面具有广阔的应用前景。

  2019年，博士毕业的张震入职华理，开始指导学生参加“大创”。经过细致调研分析，团队认为随着人工智能、5G、物联网等领域的加快速度进行发展，可弯曲的柔性可穿戴电子科技类产品会成为消费电子行业的发展方向。

  柔性电路制备是柔性可穿戴电子科技类产品发展的关键，传统制备柔性电路的方式是“减材制造”，即通过刻蚀柔性覆铜板来制备电路。该技术前后要经过10余道工序，不仅工期长，而且原料利用率小于10%，污染、浪费都很严重。

  “我一直聚焦于柔性电子增材制造——通过印刷的方式实现不同场景中的电路制备。学生也来自光电信息科学与工程专业，对光电材料比较熟悉。”张震补充说，“而且，和传统的减材制造相比，增材制造更绿色、高效，是柔性电路印制的发展趋势。”

  在我国实现“双碳”目标的背景下，增材制造显然更具潜力，但增材制造自身却存在“痛点”。柔性电路板通常是高分子基材，其耐温只有一两百度，如果 “电子墨水”固化温度过高会“烫坏”基材，而传统的“电子墨水”还存在导电性能欠佳、与基材结合力弱等缺陷，不能够满足工业应用的要求。而且，很多“电子墨水”以银为主材，生产所带来的成本昂贵。

  “痛点也是创新的起点。”张震解释说，“这样的领域确实存在一些亟待解决的难题，我们当时就想解决这一个领域存在的一些问题。”

  选定方向后，张震带领项目团队从课题研究到备赛参赛，历经立项、攻关、转化、路演、融资等多个环节的磨砺。

  “走没人走过的路，自然要不断地‘吃苦’。”小组成员之一、刚刚获得国家奖学金的钱晟说，“回望整个研发技术及成果转化过程，不仅工作量巨大，而且困难重重。”

  研发过程中，为增加“合金墨水”金属含量（提高导电性能）与提高印刷性能，需要合成球形度高、表面十分光滑致密的锡铋合金微球。为此，团队制定了多套方案，尝试了高温熔融、高速剪切、电沉积等技术路线。

  “合金微球没有满意的形貌会影响配成浆料的黏度，导致没办法印刷或导电通路的构筑。”张震说，“我不能看着他们一直在原地打转。”

  张震召集小组成员一起讨论问题。经过仔细分析，他觉得应回到问题的本源——晶体形成的基本过程去找答案，从机理上搞清楚金属晶核如何形成，金属微球如何围绕晶核“生长”的过程。

  沿着这一思路，团队制定了让锡、铋两种金属一起“长”的方案。让两种金属在“生长”时相互“干扰”，形成一种无定型的“纳米种子”。“纳米种子”在较低温度下熔融，进而通过控温熟化，实现高球形度合金微球尺寸的灵活调控。

  很快，以合金微球作为关键填料的“合金墨水”在导电和印刷性能方面都得到大幅度提升。思路的转换不仅圆满解决了困扰团队很久的技术难题，还为他们带来了两篇高质量论文。项目期间，团队先后获第十八届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、第十五届全国大学生创新创业年会“我最喜爱的项目”等10余项省部级及以上荣誉。10人次获国家奖学金、国家励志奖学金、上海市奖学金。

  从指导学生参加“大创”到参与多种学科竞赛，再到推动研究成果转移转化，张震最大的感受是实验室成果到真正的产品间还有很远距离。

  开发“合金墨水”技术之初，张震最看重的是如何将合金体系的固化温度降下来。随着旧问题逐步解决，新问题又会“冒”出来，在经历一次次优化迭代后，“合金墨水”逐步在低温固化、导电性能、打印精度、耗材成本和工艺便利性方面体现出综合优势来。

  在华理科技园的推动下，“合金墨水”顺利通过中试验证。样品也被送到上海理凯材料科技有限公司、厦门银方新材料科技有限公司等企业测试。目前，该技术已成功应用于柔性混合电子封装和柔性电路印刷生产，且测试企业反馈良好。

  “华理以科技园方式推动学校的科研成果转化、支持学生创业。也会为创业的教师或学生提供场地租金优惠等条件，提供公司注册、代理记账、申请贷款等方面服务。”张震说，“在基础研究中，学校良好的学术氛围和科研条件加速了我们攻克技术难题。”

  谈及该项目的成功，张震认为，课堂授课的方式师生间有效互动受限，以老师对学生的“单方面输出”为主。而这种以具体项目为依托的实践式、课题式教育对学生成长很重要。

  张震强调小组成员要和课题“待的久”，不管是讨论、查文献还是做实验，至少要和课题“待”足1千小时。

  “张老师常说，只有和课题‘待’得时间够久，才能将问题思考得更加深入，提出独到的解决思路，两年多的全心投入让我更加深刻领悟到课题本质和专业学习的方法。”该小组成员之一、刚刚获得保研北大资格的范世昌说。

  该团队成员之一、已直博北大的唐桤泽认为，取得这样成绩归功于两点，一是团队的密切合作，“一天一总结、两天一讨论”成为团队的日常；二是导师的悉心

  在“双创”过程中，指导老师和学生待在一起的时间很久，从课题到生活，师生之间也会有深入的互动。

  “粗略估算，几年来我和学生待在一起的时间远超1千小时。这样的一个过程中，其实老师也是受益者，能从学生身上发现很多闪光点，学到很多东西。同时，老师的科研态度和精神也会对学生产生积极影响。”张震补充说，“此外，实验室的研究往往只关注某项关键指标，但真正成为产品就要考虑各方面的因素，并非解决一两个技术问题就完事了，要考虑它是不是满足市场需要，性能是否有优势，成本是否存在竞争力等。只有开发者能通盘考虑多方面问题，才能够更好地推动成果转化，服务社会经济发展。”

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