清華大學馮雪Sci. Adv. ：用于三維曲面電子器件的包裹式轉印方法

【成果簡介】

三維（3D）曲面電子技術在生物醫學醫療保健、結構健康監測、寬場成像等方面有著廣泛的應用。目前，三維曲面電子器件制備方法可以分為直接法和拼接法。直接法包括3D打印和全息光刻等，直接在三維曲面上進行電子材料圖案化。拼接法先剪紙將平面電路圖案離散，再拼接實現曲面共形集成。受材料性能、復雜的程序和現有制造技術的覆蓋能力的限制，高性能三維曲面電子器件的發展仍然具有挑戰性。

清華大學馮雪教授、陳穎副研究員帶領團隊提出了一種包裹式曲面轉印方法，利用花瓣狀印章將平面電路通過花瓣包裹目標球體，實現三維曲面電子器件的制造。在一個溫和而均勻的壓力場的輔助下，花瓣狀印章上的預制平面電路被完整地集成到目標表面上，并完全覆蓋。包裹的驅動壓力由空氣壓力控制觸發的預應變彈性薄膜的應變恢復提供。該策略實現了實現了球形天線、球面LED陣列及球面太陽能電池陣列，說明了其在開發復雜三維曲面電子器件中的可行性。研究成果以Wrap-like transfer printing for three-dimensional curvy electronics為題發表于Sci. Adv. 。清華大學柔性電子技術實驗室、浙江清華柔性電子技術研究院陳星也，清華大學航天航空學院2021級博士生簡巍為文章的共同第一作者。

【圖文導讀】

圖1.包裹式轉印方法基本原理，（A）包裹式轉印構思示意圖，（B）轉印過程中壓力變化示意圖，（C）利用自主設計的裝置實現轉印全過程示意圖

圖2. 利用包裹式轉印制備的三維曲面電子器件，（A）球形天線，（B）球形天線方向圖，（C）球形LED陣列，（D）球形太陽能電池陣列，（E）球形太陽能電池陣列在不同背景材料下輸出隨角度變化曲線

論文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi0357

本文參考：https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/106012.htm