在軟性混合電子（flexible hybrid electronics, FHE）與穿戴式裝置快速發展的背景下，可伸縮印刷電路與電極材料已成為產學界的重要研究方向。日本群馬大學大學院理工學府的井上雅博教授於線上課程中，深入介紹可伸縮元件的設計理念、材料選擇與印刷製程，並分享多項實驗與應用案例，對從事FHE與新型感測器開發的業界人士具有高度參考價值。
可伸縮元件的材料選擇與挑戰
在課程中，井上雅博教授首先介紹實現可伸縮元件所需的配線與電極材料設計。他指出，傳統的PI（聚醯亞胺）雖具可撓性，但在伸展性上仍有限，且成本較高，可選用PET（聚乙烯對苯二甲酸酯）來做取代。
但若希望賦予功能性伸縮，井上教授提出幾種材料：液態金屬（Liquid Metal）具備極低熔點和高表面張力，但必須高度關注液態金屬與其他固態金屬接觸時，可能產生的腐蝕問題和可靠性風險。至於具環境友善的導電性高分子聚合物（PEDOT:PSS），雖具導電性但伸縮性不足，可透過添加界面活性劑等可塑劑，大幅提升其伸縮性，這是未來重要的發展方向。
從物理感測器邁向 Physical AI
隨著AI的蓬勃發展，井上教授明確指出，可伸展性的印刷技術是連結傳統物理感測器和未來AI感測器領域之間的關鍵技術，這類軟性印刷裝置將成為機器人和智慧系統感測器發展中不可或缺的一環。
井上教授特別提及，這類結合物理功能性AI的趨勢，正是NVIDIA近幾年提倡的Physical AI概念的實際體現。他提醒業界人士，未來的領域不能局限於以往可穿戴式或貼片式的發展上，而是必須提出更多創新點子，將FHE技術在AI領域中實現更廣泛的功能。
IME 模內電子製程詳解與應用
此外，井上教授特別詳解了IME（In-Mold Electronics,模內電子）製程。IME的基本概念是在熱塑性基板上印刷具有可伸縮性的電路，再透過熱加工進行立體成型，目前最被廣泛應用的領域為人機介面。
FHE 應用實例分享
課程中，井上教授介紹了多個可伸縮導電膏的實際應用案例，包括穿戴式健康監測，如F1賽車手與運動員衣物上的心電圖感測，能即時收集生物訊號；也可穿戴於馬匹或家畜身上，作為動物監測使用；以及信標與能源裝置，像是富士通開發的太陽能信標，可隨時傳輸位置資訊。
可伸縮電路的疲勞現象與可靠性評估
針對伸縮性印刷電路與電極的疲勞現象，井上教授談到，這些元件的可靠性評估及相關論文，目前多停留在各實驗室自身的評估標準，若要制定統一標準，必須先釐清電阻變化的複雜機制。
他指出，在伸縮性電子元件中，電阻會出現受橡膠材料黏彈性變形特徵影響的兩大現象，分別是時間依存性變化，也就是電阻會隨著測量時間不同產生變化，以及回復現象，意指元件在拉伸變形後電阻會上升，但若保持靜置狀態，電阻值會隨著時間慢慢下降。
井上教授提醒，可伸縮印刷電路的電阻變化，在解讀數據時須注意測試樣品資訊，如基板材質、機械特性、尺寸、配線有無密封等，以及測試條件資訊，如靜態或動態測試，負載與卸載速度等。
井上教授表示，在重複變形拉伸的試驗中，電阻增加的原因尚不明確，這與基板的機械特性、配線材料以及拉伸速度等因素密切相關。因此，在設計配線結構時，不只考慮配線材料，還必須考慮基板材料等條件。教授強調，若能精準掌握並調整以上條件，即可將電阻變化控制到最小。