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宁波大学石川千、浙江大学宋吉舟团队《Nat. Commun.》：精密诱导局部熔融液态金属实现微纳薄膜和3D物体的无损转移印刷

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-10-15 12:57

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近日，宁波大学石川千特聘副研究员与浙江大学宋吉舟教授团队在《自然通讯》期刊上发表了一项关于精密诱导局部熔融液态金属无损转印技术的研究成果，成功实现了微纳薄膜和3D物体的高精度无损转印。这一突破性的技术为微纳米级器件制造和柔性电子领域带来了全新思路。

随着电子设备向轻量化、柔性化发展，对超薄膜材料的高精度转印技术需求日益增加。在现代电子器件的制造中，如何将微纳米级的超薄膜器件与复杂形状的表面进行高效、无损的转印，一直是科学家们面临的重大挑战。转印技术作为一种关键的异质集成手段，能够支持高性能电子系统和非传统布局的制造。然而，传统的弹性体印章由于较大的接触压力，容易损坏易碎的超薄膜材料，特别是在与脆弱的微纳米膜材料接触时，破损问题尤为严重。

基于此，提出了一种基于局部熔化液态金属的转印技术，该技术能够在不损伤脆性薄膜的前提下，实现高精度转印。这种技术利用了液态金属镓的局部熔化特点，通过激光瞬态加热或温度定向加热来控制金属镓的熔化范围，从而大幅降低了接触力，并提升了操作的可靠性。相比于完全流动的液滴印章，这种局部熔化的方式避免了传统转印过程中由于液体高流动性带来的薄膜损伤和印刷精度低等问题。转印流程如图1所示。

图1. 精密诱导局部熔融液态金属转印策略的示意图。

此外，该技术还具备高度可逆的粘附特性。在熔化状态下，液态镓能够与薄膜材料实现紧密接触，并在凝固后形成牢固的粘附，确保在转印过程中的结构完整性。这一创新方法不仅能够成功转印微纳米级的超薄膜器件（图2），还展示了其在操控复杂形状物体方面的潜力（图3），未来有望广泛应用于柔性电子设备、生物医学传感器等高性能器件的制造中。

图2 . 无损拾取易碎微/纳硅薄膜并转印到各种基底上的效果展示

图3. 操纵三维任意形状物体的效果展示。

该研究以“Precision-induced localized molten liquid metal stamps for damage-free transfer printing of ultrathin membranes and 3D objects”为题发表于Nature Communications《自然通讯》。宁波大学石川千特聘副研究员为第一作者，浙江大学宋吉舟教授为论文通讯作者。

全文链接：

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

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