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寧波大學石川千、浙江大學宋吉舟團隊《Nat. Commun.》：精密誘導局部熔融液態金屬實現微納薄膜和3D物體的無損轉移印刷

2024-10-15 來源：高分子科技

近日，寧波大學石川千特聘副研究員與浙江大學宋吉舟教授團隊在《自然通訊》期刊上發表了一項關于精密誘導局部熔融液態金屬無損轉印技術的研究成果，成功實現了微納薄膜和3D物體的高精度無損轉印。這一突破性的技術為微納米級器件制造和柔性電子領域帶來了全新思路。

隨著電子設備向輕量化、柔性化發展，對超薄膜材料的高精度轉印技術需求日益增加。在現代電子器件的制造中，如何將微納米級的超薄膜器件與復雜形狀的表面進行高效、無損的轉印，一直是科學家們面臨的重大挑戰。轉印技術作為一種關鍵的異質集成手段，能夠支持高性能電子系統和非傳統布局的制造。然而，傳統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，破損問題尤為嚴重。

基于此，提出了一種基于局部熔化液態金屬的轉印技術，該技術能夠在不損傷脆性薄膜的前提下，實現高精度轉印。這種技術利用了液態金屬鎵的局部熔化特點，通過激光瞬態加熱或溫度定向加熱來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。相比于完全流動的液滴印章，這種局部熔化的方式避免了傳統轉印過程中由于液體高流動性帶來的薄膜損傷和印刷精度低等問題。轉印流程如圖1所示。

圖1. 精密誘導局部熔融液態金屬轉印策略的示意圖。

此外，該技術還具備高度可逆的粘附特性。在熔化狀態下，液態鎵能夠與薄膜材料實現緊密接觸，并在凝固后形成牢固的粘附，確保在轉印過程中的結構完整性。這一創新方法不僅能夠成功轉印微納米級的超薄膜器件（圖2），還展示了其在操控復雜形狀物體方面的潛力（圖3），未來有望廣泛應用于柔性電子設備、生物醫學傳感器等高性能器件的制造中。

圖2 . 無損拾取易碎微/納硅薄膜并轉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”為題發表于Nature Communications《自然通訊》。寧波大學石川千特聘副研究員為第一作者，浙江大學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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（責任編輯：xu）

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