基于仿生设计主动控制界面粘附的高效转移印刷方法研究

Transfer printing is a critical technique in the fabrication of stretchable inorganic electronics in which a polymer stamp is used to transfer the microdevices from the donor substrate to the receiving substrate. To realize transfer printing in a high yield manner, the biggest challenge is how to tune the interfacial adhesion between the stamp and microdevices from strong to weak. A novel actively tunable bio-inspired stamp for high-efficient transfer printing is proposed in this project. By applying the external field, the stamp deforms to reduce the contact area of the stamp and the microdevices such that the adhesive strength can be effectively tuned. The influences of the external driving load, dimension parameters and material properties on the interfacial adhesion will be thoroughly studied to establish the design guidelines for the actively tunable transfer printing, which pave the foundations to develop high-efficient magnetic-controlled and laser-driven transfer printing technique. The results will enhance the fabrication capability of stretchable inorganic electronics significantly.

转移印刷是使用转印印章将生长在施主基底上的电子元件转移到受主基底上的一种技术，是可延展柔性无机电子器件制备的关键。要实现高效的转移印刷，最大的挑战是调控印章/元件界面粘附的强弱转化。本项目提出基于蚜虫主动控制界面粘附的仿生转印印章，利用外加驱动载荷改变印章/元件的接触面积和作用力，实现界面粘附的调控。通过研究驱动载荷、结构和材料参数对界面粘附的影响，建立转移印刷的结构-材料-载荷-性能的一体化设计准则，优化控制转移印刷效率的关键参数，发展高效磁控驱动转移印刷方法和激光驱动转移印刷方法。研究结果对促进可延展柔性电子器件制备水平的提高具有重要的意义。

转印是使用印章将生长基底上的电子元件转移到使用基底上的一种技术，是可延展柔性无机电子器件制备的关键。要实现高效的转印，关键挑战是调控印章/元件界面粘附强度的强弱转化。本项目提出基于主动控制界面粘附的仿生转印印章，利用外加驱动改变印章/元件的接触面积和作用力，实现界面粘附的调控。通过研究驱动载荷、结构和材料参数对界面粘附的影响，建立转印的结构-材料-载荷-性能的一体化设计准则，优化控制转印效率的关键参数，发展高效磁控/激光驱动转印技术。研究结果对促进可延展柔性电子器件制备水平的提高具有重要的意义。..项目共发表期刊论文32篇（其中SCI论文31篇）；培养博士生7名（其中毕业4名、在读3名）和硕士生5名（其中毕业3名、在读2名）；参与组织国内外学术会议（conference/symposium）或会议分会场6次；参加各类学术会议26次，其中国际邀请报告4次，国内会议邀请报告20次；项目负责人宋吉舟获第十六届中国力学学会青年科技奖（2019）、浙江省有突出贡献青年科技人才（2019）、科睿唯安高被引科学家（跨学科领域，2019）、国家杰出青年科学基金资助（2022）。