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最新《Science》:仅一位作者 | 用糖浆混合物进行缩微印刷

最新《Science》:仅一位作者 | 用糖浆混合物进行缩微印刷

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2022-11-25 15:01
  • 访问量:

【概要描述】

最新《Science》:仅一位作者 | 用糖浆混合物进行缩微印刷

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​今日,美国国家标准与技术研究所应用物理部Gary Zabow教授在最新《Science》上发表题为Reflow transfer for conformal three-dimensional microprinting(基于三维共形缩微印刷的回流转印)的研究论文,报道了一种可热回流的载体印刷工艺,它可以根据需要在固体和液体之间进行可控的局部转换。该工艺能够在广泛的表面上进行准确定位、超仿形印刷,包括那些在形貌上难以用现有方法制作图案的表面。

原文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7023

文章简介

从微电路到超材料,材料表面的微图案可增加极其有价值的功能。对于非平面表面来说,需要将原本平面的微图案转移到这些表面上,这与常规微光刻技术无法兼容。微加工工具已经发展到可以更精确和更高效地进行图案化,但却只能在刚性的、平面的基材上进行。运用这些平版印刷技术在软质或非平面基材上进行先进制造,需要将最初的平面微加工设计转移到这些替代材料上。尽管已经研发了多种转移印刷技术,能够将微结构转移到各种软的或柔和的弯曲的基材上,但精确转移到更普遍的任意曲率的表面仍然是难以实现的。

本研究利用可再流材料开发了一种微转移方法,根据需要在固体和液体之间转换,自由拉伸以产生自然符合纳米级曲率半径和任意复杂地形的转移。这样的回流转印有助于推广微缩印刷,将精密平面微光刻的范围扩展到高度非平面的基材和微结构。通过温和的水基处理,回流转印可应用于一系列材料,在金属、塑料、纸、玻璃、聚苯乙烯、半导体、弹性体、水凝胶和多种生物表面进行微打印。

研究背景

受半导体工业的影响,微加工工具已经进化到更精确和更有效的模式,但只能在刚性的平面基板上。利用这些光刻技术在软基材或非平面基材上进行先进制造,需要将最初的平面微加工设计转移到这些替代材料上。尽管过去几十年的研究已经产生了多种转移打印技术,能够将微结构转移到柔性电子和生物集成传感等领域常见的各种柔软或轻微弯曲的基板上,但精确转移到更普遍的任意曲率的表面仍然是难以实现的。
目前,所有转印微缩印刷方法都是通过固体或液体转印介质或载体在基材之间传送微缩图案或结构。固体载体,通常以弹性体或胶带为基础,有利于微观结构的准确放置和稳健的宏观处理。然而,即使是柔性固体载体也只能变形到一定程度,阻碍了向高曲率基底或微结构的共形转移。此外,将微结构从其原始基质上提升或顺应接受基质所需的接触压力会限制脆弱结构的转移或转移到脆弱基质上。通过支撑更薄、更灵活的载体或以液体本身作为载体来提高整合性。然而,湿转移牺牲了放置精度,并导致浮力和疏水性的限制。
本研究描述了一个印刷过程与热再流载体,可以控制和局部转换固体和液体。该工艺结合了干转移和湿转移的优点,克服了各自的缺点,实现了在广泛的表面上精确定位、超形式打印。这种回流驱动的柔性xfer (REFLEX)工艺是用一种不太可能的材料从微细加工的角度来介绍的:普通蔗糖。糖经常被忽略,因为它结晶,所产生不均匀的表面与微加工不兼容。然而,众所周知,在食品加工中,添加玉米糖浆可以防止结晶,焦糖糖和玉米糖浆的混合物不会扰乱微观图案几何。糖混合物还提供接近室温的较低玻璃化温度(T),可根据成分和焦糖化程度进行调整。此外,糖混合物完全溶解于水中,通过消除任何载体粘附并发症,实现清洁的、物理和化学上温和的转移,从而进一步拓宽衬底相容性,不需要清除其他常见转移中间体或残留物所需的任何高温、苛刻溶剂或腐蚀性蚀刻。

研究内容解读

图1可再流材料高曲率保形印刷工艺原理图及实例。

图2扩展结构的保形转移。

图3转移模式的独立微结构。

图4缩微成像胶体。

——END——

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