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  印章法制備的物理或化學圖案化表面具有廣泛的應用，方法原理為首先將墨水吸附到印章表面，然后將印章表面與基底表面接觸，從而使墨水從印章表面轉移到基底表面。上個世紀90年代中期，哈佛大學George M. Whitesides教授課題組利用印章原理發明了軟接觸打印技術（Soft Lithography）。為提高軟接觸打印分辨率，美國西北大學Chad A. Mirkin教授課題組于2008年開發了聚合物蘸筆技術（Polymer Pen Lithography）。然而，上述技術從原理上存在一個缺陷：印章表面吸附的墨水的量有限，連續打印中打印次數存在上限；并且在連續打印中因印章表面墨水的逐漸減少，從而導致打印到基底上的墨水量逐漸衰減。

  針對這一挑戰，德國奧斯納布呂克大學Martin Steinhart教授課題組與德國卡爾斯魯厄理工學院Michael Hirtz博士課題組合作，設計開發了一種多孔海綿狀聚合物印章，實現了墨水連續高品質大面積（cm²）的打印（圖1）。該研究結果近日以“Scanner-Based Capillary Stamping”為題發表在材料學頂級期刊《Advanced Functional Materials》雜志上。

圖1、掃描印章打印原理示意圖及打印結果。

  在本工作中，他們以嵌段共聚物聚苯乙烯-聚（2-乙烯基吡啶）（PS-b-P2VP）為模型聚合物，通過熱壓印制備圖案化印章（圖2a,b），然后通過乙醇選擇性溶質使聚合物印章產生多孔結構（圖2c,d；圖3）。

圖2、多孔印章制備過程示意圖：a)通過熱壓印制備圖案化印章；b)印章與硅模板無損自動分離；c)印章在乙醇中選擇性溶脹；d)多孔印章。

圖3、多孔印章表征：a)多孔印章照片，其中“1”為多孔印章，“2”為多孔玻璃；b,c)多孔印章SEM俯視圖；d–f)多孔印章SEM切面圖。Scale bars：（b）100微米；（c）1微米；（d）50微米；（e,f）500納米。

  圖4a–c為印章所配套的Holder,圖4d–e為掃描毛細印章打印示意圖。圖5為掃描毛細印章打印結果，墨水為oligo(1-decene)。其中圖5a,b為第1次打印循環，圖5a中紅色虛線內液滴陣列為印章中一個接觸點連續打印80次所得；圖5c,d為第10次打印循環結果。即印章中每個接觸點可以至少打印800個尺寸均勻的液滴。

  此外：1）該工作中，通過調控基底表面的化學性質和打印接觸時間，可以調節所得液滴的尺寸；

  2）該工作中，打印過程受計算機程序控制，印章中每個接觸點可以打印設計的液滴圖案；

  3）該工作中，作者還探究了多種墨水打印的可行性。

圖4、a–c）為印章所配套的Holder；d–e）為掃描毛細印章打印示意圖。Scale bars：（a）–（c）1 厘米。

圖5、掃描毛細印章打印結果：a,b）為第1次打印循環，即a）中紅色虛線內液滴陣列為印章中一個接觸點連續打印80次所得；c,d)為第10次打印循環。Scale bars：（a）和（b）為100微米；（c）和（d）為50微米。

  該論文第一作者兼通訊作者為德國奧斯納布呂克大學侯佩龍博士（目前為德國德累斯頓工業大學博士后研究員）。德國卡爾斯魯厄理工學院Ravi Kumar博士為共同一作。Ravi Kumar博士、Michael Hirtz博士和Martin Steinhart教授為論文的共同通訊作者。該工作得到德國明斯特大學Harald Fuchs教授和德國萊比錫大學Dirk Enke教授的通力合作。侯佩龍博士特別感謝武漢大學薛龍建教授多次富有成效的討論。該論文得到歐洲研究委員會ERC Consolidator Grant和德國卡爾斯魯厄理工學院的資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202001531