轉(zhuǎn)印是一種新興的材料組裝和微納制備技術(shù)，主要通過(guò)高聚物印章將施主襯底上的微納物體（如功能元件）剝離并印制到受主襯底上，在新型電子器件，尤其是需要將功能元件與柔性襯底集成的柔性無(wú)機(jī)電子器件領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。根據(jù)印制過(guò)程中印章與受主襯底是否接觸，轉(zhuǎn)印技術(shù)可分為接觸式轉(zhuǎn)印和非接觸式轉(zhuǎn)印。其中，接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)由于印章與受主基體接觸，受主基體的性質(zhì)和幾何極大的限制了接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)的適用范圍；而非接觸轉(zhuǎn)印技術(shù)消除了這些限制，能夠?qū)⒐δ芷骷D(zhuǎn)移到任意襯底上。現(xiàn)有的非接觸轉(zhuǎn)印技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的是激光驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)印技術(shù)，但激光熱效應(yīng)產(chǎn)生的較高溫度通常會(huì)對(duì)印章界面造成損傷，這限制了其應(yīng)用范圍。
基于該挑戰(zhàn)，浙江大學(xué)的宋吉舟教授團(tuán)隊(duì)提出了一種新型激光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)印技術(shù)，他們通過(guò)巧妙的力學(xué)設(shè)計(jì)，在印章中引入腔壁附著金屬層的空氣微空腔，并使用微結(jié)構(gòu)薄膜對(duì)空氣微空腔進(jìn)行封裝，獲得了一種在較低溫度下界面黏附可調(diào)的彈性印章。該印章在激光束的作用下，空腔壁面上附著的金屬層吸熱，導(dǎo)致空腔內(nèi)的空氣溫升發(fā)生膨脹，使微結(jié)構(gòu)薄膜發(fā)生變形降低黏附。結(jié)果表明，在100℃的溫升下，界面強(qiáng)弱黏附比就可達(dá)1000。另外，印章通過(guò)模具法制備，避開(kāi)了繁瑣復(fù)雜的光刻、刻蝕等工藝，使得印章的成本大大降低。
該技術(shù)可在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)非接觸轉(zhuǎn)印，不會(huì)對(duì)器件和印章造成損傷。通過(guò)對(duì)激光束的編程控制，該方法可以將微米尺度的LED芯片和硅片可編程的集成在任意基底上。這種創(chuàng)新性的激光驅(qū)動(dòng)非接觸轉(zhuǎn)印技術(shù)，為制備柔性無(wú)機(jī)電子器件提供了新途徑，并有望在紙質(zhì)電子、生物集成電子和MicroLED顯示器等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
該研究以“Laser-Driven Programmable Non-Contact Transfer Printing of Objects onto Arbitrary Receivers via an Active Elastomeric Micro-Structured Stamp”為題發(fā)表于National Science Review。浙江大學(xué)的宋吉舟教授為論文的通訊作者，博士生羅鴻羽是第一作者。
論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz109
