En laserdrevet programmerbar berøringsfri transfertrykteknik

En laserdrevet programmerbar berøringsfri transfertrykteknik via et aktivt elastomerisk mikrostruktureret stempel, som tilbyder kontinuerlig termisk styret afstembar adhæsion med en stor omskiftbarhed på mere end 103 ved en temperaturstigning under 100 °C, er udviklet. Denne innovative teknik skaber tekniske muligheder inden for en bred vifte af applikationer såsom fleksibel elektronik, papirbaseret elektronik, bio-integreret elektronik, og microLED-skærme, hvor den heterogene integration af forskellige materialer er påkrævet.

Transferudskrivning er en fremvoksende samlingsteknik til overførsel af mikro/nano-objekter (dvs. blæk) fra et substrat (dvs. donor) til et andet substrat (dvs. modtager) ved hjælp af bløde polymere stempler. Teknikken til transfertryk gør det muligt at samle forskellige materialer i forskellige strukturelle layouts med store gennemløb på tusindvis af objekter pr. og er værdifuld i udviklingen af ​​avancerede elektroniske systemer såsom fleksibel og strækbar uorganisk elektronik, der kræver heterogen integration af uorganiske materialer med bløde elastomerer, som repræsenterer en af ​​de igangværende teknologiske revolutioner i elektronikindustrien.

Forskellige tilgange baseret på tunable tørre klæbemidler er blevet brugt til at udvikle transfertrykteknikker, herunder kontaktteknikker og ikke-kontaktteknikker. Ydeevnen af ​​kontaktteknikker afhænger kritisk af modtagerens geometri og egenskaber, da udskrivningen kræver, at stemplet er i kontakt med modtageren. I modsætning til kontaktoverførselstrykteknikker, berøringsfri tilgange eliminerer modtagerens indflydelse på overføringsudbyttet og tillader berøringsfri udskrivning af blæk på vilkårlige modtagere. Imidlertid, eksisterende kontaktfri overførselsudskrivningsteknikker fremkalder normalt uønskede høje temperaturstigninger i systemet, som kan forårsage permanente grænsefladeskader og begrænse deres brede anvendelsesmuligheder ved transfertryk af sprøde materialer, for eksempel, silicium, som er meget involveret i konventionel elektronik.

Som svar på denne udfordring, Songs gruppe ved Zhejiang University udviklede en laserdrevet programmerbar, berøringsfri overførselstrykteknik via et simpelt, men robust innovativt design af et aktivt elastomert mikrostruktureret stempel med afstembar vedhæftning. Det justerbare klæbemiddel har hulrum fyldt med luft og indkapslet af en mikromønstret overflademembran duplikeret fra billige og let tilgængelige sandpapir. Den mikromønstrede overflademembran kan oppustes dynamisk for at kontrollere grænsefladeadhæsionen ved at opvarme luften i hulrum gennem et metallag (f.eks. jernpartikler) på den indre hulrumsoverflade, som fungerer som det laserabsorberende lag. Denne konstruktion tilbyder kontinuerligt termisk styret afstembar adhæsion med en stor omskiftbarhed på mere end tre størrelsesordener ved en temperaturstigning under 100 °C.

Dette aktive klæbemiddel udvider koncepter udviklet til kontaktudskrivningsteknikker og muliggør udviklingen af ​​en ny laserdrevet programmerbar, kontaktfri transferprintteknik. Teoretiske og eksperimentelle undersøgelser afslører de grundlæggende aspekter af design og fremstilling af det aktive elastomere mikrostrukturerede stempel, og driften af ​​berøringsfri overførselsudskrivning. Demonstrationer i programmerbar overførselstryk af mikroskala Si-blodplader og mikroskala LED-chips på forskellige udfordrende flade eller ru modtagere (f.eks. papir, stål kugle, blade) med ultra-lav vedhæftning illustrerer de usædvanlige muligheder for deterministisk samling, som har været vanskelige at håndtere med eksisterende udskrivningsskemaer. Denne innovative laserdrevne berøringsfrie transfer printteknik skaber tekniske muligheder inden for en bred vifte af applikationer såsom fleksibel elektronik, papirbaseret elektronik, biointegreret elektronik, og MicroLED-skærm, hvor den heterogene integration af forskellige materialer er påkrævet.