Una tecnica di stampa transfer senza contatto programmabile guidata da laser tramite un timbro microstrutturato elastomerico attivo, che offre un'adesione sintonizzabile a controllo termico continuo con un'ampia commutabilità di oltre 103 a un aumento della temperatura inferiore a 100 ° C, è sviluppato. Questa tecnica innovativa crea opportunità ingegneristiche in un'ampia gamma di applicazioni come l'elettronica flessibile, elettronica cartacea, elettronica biointegrata, e display microLED, dove è richiesta l'integrazione eterogenea di materiali diversi.

La stampa transfer è una tecnica di assemblaggio emergente per trasferire micro/nano-oggetti (cioè, inchiostri) da un supporto (ad es. donatore) ad un altro substrato (cioè, ricevitore) utilizzando stampi polimerici morbidi. La tecnica di stampa transfer consente l'assemblaggio di materiali diversi in vari layout strutturali con grandi volumi di migliaia di oggetti al secondo, ed è prezioso nello sviluppo di sistemi elettronici avanzati come l'elettronica inorganica flessibile ed estensibile che richiede l'integrazione eterogenea di materiali inorganici con elastomeri morbidi, che rappresenta una delle rivoluzioni tecnologiche in corso nel settore dell'elettronica.

Vari approcci basati su adesivi secchi regolabili sono stati utilizzati per sviluppare tecniche di stampa transfer, comprese le tecniche di contatto e le tecniche senza contatto. Le prestazioni delle tecniche di contatto dipendono in modo critico dalla geometria e dalle proprietà del ricevitore poiché la stampa richiede il contatto del timbro con il ricevitore. A differenza delle tecniche di stampa a trasferimento di contatto, gli approcci senza contatto eliminano l'influenza del ricevitore sulla resa di trasferimento e consentono la stampa senza contatto di inchiostri su ricevitori arbitrari. Però, le tecniche di stampa transfer senza contatto esistenti di solito inducono aumenti indesiderati di temperatura elevata nel sistema, che possono causare danni permanenti all'interfaccia e limitare la loro ampia utilità nella stampa transfer di materiali fragili, Per esempio, silicio, che è ampiamente coinvolto nell'elettronica convenzionale.

In risposta a questa sfida, Il gruppo di Song dell'Università di Zhejiang ha sviluppato una tecnica di stampa a trasferimento senza contatto programmabile e guidata dal laser tramite un design innovativo semplice ma robusto di un timbro microstrutturato elastomerico attivo con adesione regolabile. L'adesivo sintonizzabile presenta cavità riempite d'aria e incapsulate da una membrana superficiale micro-modellata duplicata da carte vetrate a basso costo e facilmente disponibili. La membrana superficiale micromodellata può essere gonfiata dinamicamente per controllare l'adesione interfacciale riscaldando l'aria nelle cavità attraverso uno strato metallico (ad es. particelle di ferro) sulla superficie interna della cavità, che funge da strato di assorbimento del laser. Questo costrutto offre un'adesione sintonizzabile a controllo termico continuo con un'ampia commutabilità di oltre tre ordini di grandezza a un aumento della temperatura inferiore a 100 ° C.

Questo adesivo attivo estende i concetti sviluppati per le tecniche di stampa a contatto e consente lo sviluppo di una nuova tecnica di stampa transfer programmabile senza contatto guidata da laser. Studi teorici e sperimentali rivelano gli aspetti fondamentali della progettazione e fabbricazione dello stampo microstrutturato elastomerico attivo, e l'operazione di stampa transfer senza contatto. Dimostrazioni nella stampa a trasferimento programmabile di piastrine Si micro-scala e chip LED microscala su vari ricevitori piatti o ruvidi impegnativi (ad es. carta, sfera d'acciaio, foglia) con adesione ultrabassa illustrano le capacità insolite per l'assemblaggio deterministico che sono state difficili da affrontare con gli schemi di stampa esistenti. Questa innovativa tecnica di stampa transfer senza contatto guidata dal laser crea opportunità ingegneristiche in un'ampia gamma di applicazioni come l'elettronica flessibile, elettronica cartacea, elettronica biointegrata, e display MicroLED, dove è richiesta l'integrazione eterogenea di materiali diversi.