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寧波大學(xué)石川千、浙江大學(xué)宋吉舟團(tuán)隊(duì)《Nat. Commun.》:精密誘導(dǎo)局部熔融液態(tài)金屬實(shí)現(xiàn)微納薄膜和3D物體的無(wú)損轉(zhuǎn)移印刷
2024-10-15  來(lái)源:高分子科技

  近日,寧波大學(xué)石川千特聘副研究員與浙江大學(xué)宋吉舟教授團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于精密誘導(dǎo)局部熔融液態(tài)金屬無(wú)損轉(zhuǎn)印技術(shù)的研究成果,成功實(shí)現(xiàn)了微納薄膜和3D物體的高精度無(wú)損轉(zhuǎn)印。這一突破性的技術(shù)為微納米級(jí)器件制造和柔性電子領(lǐng)域帶來(lái)了全新思路。


  隨著電子設(shè)備向輕量化、柔性化發(fā)展,對(duì)超薄膜材料的高精度轉(zhuǎn)印技術(shù)需求日益增加。在現(xiàn)代電子器件的制造中,如何將微納米級(jí)的超薄膜器件與復(fù)雜形狀的表面進(jìn)行高效、無(wú)損的轉(zhuǎn)印,一直是科學(xué)家們面臨的重大挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)印技術(shù)作為一種關(guān)鍵的異質(zhì)集成手段,能夠支持高性能電子系統(tǒng)和非傳統(tǒng)布局的制造。然而,傳統(tǒng)的彈性體印章由于較大的接觸壓力,容易損壞易碎的超薄膜材料,特別是在與脆弱的微納米膜材料接觸時(shí),破損問(wèn)題尤為嚴(yán)重。


  基于此,提出了一種基于局部熔化液態(tài)金屬的轉(zhuǎn)印技術(shù),該技術(shù)能夠在不損傷脆性薄膜的前提下,實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)印。這種技術(shù)利用了液態(tài)金屬鎵的局部熔化特點(diǎn),通過(guò)激光瞬態(tài)加熱或溫度定向加熱來(lái)控制金屬鎵的熔化范圍,從而大幅降低了接觸力,并提升了操作的可靠性。相比于完全流動(dòng)的液滴印章,這種局部熔化的方式避免了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印過(guò)程中由于液體高流動(dòng)性帶來(lái)的薄膜損傷和印刷精度低等問(wèn)題。轉(zhuǎn)印流程如圖1所示。


圖1. 精密誘導(dǎo)局部熔融液態(tài)金屬轉(zhuǎn)印策略的示意圖。


  此外,該技術(shù)還具備高度可逆的粘附特性。在熔化狀態(tài)下,液態(tài)鎵能夠與薄膜材料實(shí)現(xiàn)緊密接觸,并在凝固后形成牢固的粘附,確保在轉(zhuǎn)印過(guò)程中的結(jié)構(gòu)完整性。這一創(chuàng)新方法不僅能夠成功轉(zhuǎn)印微納米級(jí)的超薄膜器件(圖2),還展示了其在操控復(fù)雜形狀物體方面的潛力(圖3),未來(lái)有望廣泛應(yīng)用于柔性電子設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)傳感器等高性能器件的制造中。


圖2 . 無(wú)損拾取易碎微/納硅薄膜并轉(zhuǎn)印到各種基底上的效果展示


圖3. 操縱三維任意形狀物體的效果展示。


  該研究以“Precision-induced localized molten liquid metal stamps for damage-free transfer printing of ultrathin membranes and 3D objects”為題發(fā)表于Nature Communications《自然通訊》。寧波大學(xué)石川千特聘副研究員為第一作者,浙江大學(xué)宋吉舟教授為論文通訊作者。


  全文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53184-7

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