Uma técnica de impressão de transferência sem contato programável acionada a laser por meio de um selo microestruturado elastomérico ativo, que oferece adesão sintonizável continuamente controlada termicamente com uma grande comutabilidade de mais de 103 a um aumento de temperatura abaixo de 100 ° C, é desenvolvido. Esta técnica inovadora cria oportunidades de engenharia em uma ampla gama de aplicações, como eletrônica flexível, eletrônicos baseados em papel, eletrônica biointegrada, e monitores microLED, onde a integração heterogênea de diversos materiais é necessária.

A impressão por transferência é uma técnica de montagem emergente para transferir micro / nano-objetos (ou seja, tintas) de um substrato (ou seja, doador) para outro substrato (ou seja, receptor) usando carimbos poliméricos macios. A técnica de impressão por transferência permite a montagem de diversos materiais em vários layouts estruturais com grande rendimento de milhares de objetos por segundo, e é valioso no desenvolvimento de sistemas eletrônicos avançados, como eletrônicos inorgânicos flexíveis e extensíveis, que requerem a integração heterogênea de materiais inorgânicos com elastômeros macios, que representa uma das revoluções tecnológicas em curso na indústria eletrônica.

Várias abordagens baseadas em adesivos secos ajustáveis ​​têm sido utilizadas para desenvolver técnicas de impressão por transferência, incluindo técnicas de contato e técnicas sem contato. O desempenho das técnicas de contato depende criticamente da geometria e das propriedades do receptor, uma vez que a impressão requer o contato do selo com o receptor. Em contraste com as técnicas de impressão por transferência de contato, abordagens sem contato eliminam a influência do receptor no rendimento da transferência e permitem a impressão sem contato de tintas em receptores arbitrários. Contudo, técnicas de impressão de transferência sem contato existentes geralmente induzem aumentos indesejados de alta temperatura no sistema, que podem causar danos interfaciais permanentes e limitar suas amplas utilidades na impressão por transferência de materiais quebradiços, por exemplo, silício, que está amplamente envolvida na eletrônica convencional.

Em resposta a este desafio, O grupo de Song na Universidade de Zhejiang desenvolveu uma técnica de impressão de transferência programável sem contato acionada por laser por meio de um design inovador simples, mas robusto, de um carimbo microestruturado elastomérico ativo com adesão ajustável. O adesivo ajustável apresenta cavidades preenchidas com ar e encapsuladas por uma membrana de superfície micro-padronizada duplicada a partir de lixas de baixo custo e facilmente disponíveis. A membrana de superfície micro-padronizada pode ser inflada dinamicamente para controlar a adesão interfacial, aquecendo o ar nas cavidades através de uma camada de metal (por exemplo, partículas de ferro) na superfície da cavidade interna, que serve como camada de absorção de laser. Esta construção oferece adesão ajustável termicamente controlada continuamente com uma grande comutabilidade de mais de três ordens de magnitude em um aumento de temperatura abaixo de 100 ° C.

Este adesivo ativo estende os conceitos desenvolvidos para técnicas de impressão por contato e permite o desenvolvimento de uma nova técnica de impressão por transferência programável sem contato acionada por laser. Estudos teóricos e experimentais revelam os aspectos fundamentais do projeto e fabricação do selo microestruturado elastomérico ativo, e a operação de impressão por transferência sem contato. Demonstrações em impressão de transferência programável de plaquetas de Si em microescala e chips de LED em microescala em vários receptores planos ou ásperos desafiadores (por exemplo, papel, esfera de aço, folha) com adesão ultrabaixa ilustram as capacidades incomuns de montagem determinística que têm sido difíceis de resolver pelos esquemas de impressão existentes. Esta técnica inovadora de impressão por transferência sem contato a laser cria oportunidades de engenharia em uma ampla gama de aplicações, como eletrônica flexível, eletrônicos baseados em papel, eletrônica biointegrada, e display MicroLED, onde a integração heterogênea de diversos materiais é necessária.