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浙江大学开发出激光驱动的可编程非接触式转印技术

2019/09/12

9月9日消息,浙江大学开发出一种采用激光驱动的可编程非接触式转印技术,该技术通过活性弹性微结构印模可在低于100°C的温度下提供连续的热控可调附着力,并具有超过3个数量级的调控范围。这种创新技术为柔性电子、纸质电子、生物集成电子和Micro-LED显示等应用领域带来工程机会,这些应用领域都需要实现不同材料间的异构集成。

 

转印是一种新兴的组装技术,它使用柔软的聚合物印模将微/纳米物体(比如油墨)从一个基板(供体)转移到另一个基板(受体)上。转移印刷技术使得工程人员能够以各种结构布局组装各种材料,这些布局结构可能具有非常大的吞吐量。特别是在开发诸如柔性和可拉伸无机电子器件之类的先进电子系统时,转印技术非常重要,这些开发过程需要无机材料与软弹性体的非均匀集成,它也是电子行业正在进行的技术革命之一。

基于可调的干燥粘合剂,业界已经使用了很多方法来开发转移印刷技术,主要包括接触式印刷技术和非接触式印刷技术。其中,接触式印刷技术的性能关键取决于接收基板的几何形状和特性,因为接触式印刷过程需要将印章接触接收基板。与接触式转移印刷技术相比,非接触式方法消除了接收基板对转移良率的影响,同时它还允许将油墨以非接触式的方法印刷到任意接收基板上。不过,现有的非接触转移印刷技术在系统中通常会造成温度的升高,这可能会导致永久性的界面损坏,这也就限制了其在脆性材料(例如硅)转移印刷中的应用,而硅却是目前广泛应用于常规电子器件的材料。

为了克服这一难题,Song所在的浙江大学研究小组开发了一种激光驱动的可编程非接触式转印技术。该技术采用了一种创新设计的附着力可调的活性弹性微结构印模,这种设计简单而且可靠。这里附着力可调的粘合剂具有很多充满空气的空腔,并由一种具有微结构的膜封装,这种封装膜可以通过低成本且容易获取的沙纸制作。研究人员借助上述空腔内表面的金属层(例如铁颗粒)加热空腔中的空气,进而动态地让微结构膜膨胀和收缩以控制界面粘附力,这一过程中,内表面具有金属层的空腔用作激光吸收层。该结构可以实现连续的热控可调附着力,且在低于100°C的温度下具有超过三个数量级的调控范围。

这种传统应用于接触式印刷的活性粘合剂极大地扩展了我们对这一概念的认识,研发人员正是借助这一概念开发出新颖的激光驱动可编程非接触转移印刷技术的。研究人员通过理论和实验研究,揭示了有源弹性微结构印模的设计和制造,以及具体的非接触式转印过程。他们将微尺度Si片和微尺度LED芯片可编程转移印刷到具有超低粘附性的各种具有挑战性的扁平或粗糙接收基板(例如纸,钢球,叶片)上的演示说明,在传统印刷技术难以胜任的很多领域该技术方案都有不俗的表现。这种创新技术为柔性电子,纸质电子,生物集成电子和Micro-LED显示等应用领域带来工程机会,这些应用领域都需要实现不同材料间的异构集成。

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