En laserdriven programmerbar beröringsfri trycköverföringsteknik via en aktiv elastomerisk mikrostrukturerad stämpel, som erbjuder kontinuerligt värmekontrollerad avstämbar vidhäftning med en stor omkopplingsbarhet på mer än 103 vid en temperaturökning under 100 ° C, är utvecklad. Denna innovativa teknik skapar tekniska möjligheter i ett brett spektrum av applikationer som flexibel elektronik, pappersbaserad elektronik, biointegrerad elektronik, och microLED -skärmar, där den heterogena integrationen av olika material krävs.

Överföringstryck är en framväxande monteringsteknik för att överföra mikro/nanoobjekt (dvs. bläck) från ett substrat (dvs. donator) till ett annat substrat (dvs. mottagare) med mjuka polymera frimärken. Överföringsutskriftstekniken möjliggör montering av olika material i olika strukturella layouter med stora genomströmningar av tusentals objekt per sekund, och är värdefull för att utveckla avancerade elektroniska system som flexibel och töjbar oorganisk elektronik som kräver heterogen integration av oorganiska material med mjuka elastomerer, som representerar en av de pågående teknikrevolutionerna inom elektronikindustrin.

Olika metoder baserade på avstämbara torra lim har använts för att utveckla tekniker för överföringstryck, inklusive kontakttekniker och beröringsfria tekniker. Kontaktteknikernas prestanda beror kritiskt på mottagarens geometri och egenskaper eftersom utskriften kräver stämpelns kontakt med mottagaren. I motsats till utskriftstekniker för kontaktöverföring, icke-kontaktmetoder eliminerar mottagarens inflytande på överföringsutbytet och tillåter beröringsfri utskrift av bläck på godtyckliga mottagare. Dock, befintliga beröringsfria trycköverföringstekniker orsakar vanligtvis oönskade höga temperaturökningar i systemet, som kan orsaka permanenta gränssnittsskador och begränsa deras breda verktyg vid överföringstryck av spröda material, till exempel, kisel, som är allmänt involverad i konventionell elektronik.

Som svar på denna utmaning, Songs grupp vid Zhejiang-universitetet utvecklade en laserdriven programmerbar beröringsfri trycköverföringsteknik via en enkel men robust innovativ design av en aktiv elastomer mikrostrukturerad stämpel med avstämbar vidhäftning. Det avstämbara limet har hålrum fyllda med luft och inkapslade av ett mikromönstrat ytmembran som dupliceras från billiga och lättillgängliga sandpapper. Det mikromönstrade ytmembranet kan blåses upp dynamiskt för att kontrollera gränsyteadhesionen genom att värma luften i hålrum genom ett metallskikt (t.ex. järnpartiklar) på den inre kavitetsytan, som fungerar som det laserabsorberande skiktet. Denna konstruktion erbjuder kontinuerligt värmekontrollerad avstämbar vidhäftning med en stor omkopplingsbarhet på mer än tre storleksordningar vid en temperaturökning under 100 ° C.

Detta aktiva lim utökar koncept som utvecklats för kontaktutskriftstekniker och möjliggör utveckling av en ny laserdriven programmerbar beröringsfri överföringstryckteknik. Teoretiska och experimentella studier avslöjar de grundläggande aspekterna av utformningen och tillverkningen av den aktiva elastomera mikrostrukturerade stämpeln, och driften av kontaktfri överföringsutskrift. Demonstrationer i programmerbar överföringstryckning av mikroskaliga Si-trombocyter och mikroskala LED-chips på olika utmanande platta eller grova mottagare (t.ex. papper, stålkula, blad) med extremt låg vidhäftning illustrerar de ovanliga möjligheterna för deterministisk montering som har varit svåra att hantera med befintliga utskriftsscheman. Denna innovativa laserdrivna beröringsfria tryckteknik skapar tekniska möjligheter i ett brett spektrum av applikationer som flexibel elektronik, pappersbaserad elektronik, biointegrerad elektronik, och MicroLED -display, där den heterogena integrationen av olika material krävs.