柔性电子设备新突破：科学家开发无损干式转移印刷技术

在当今快速发展的科技领域中，柔性电子设备因其独特的可弯曲性和轻量化特性，正逐渐成为未来电子产品的重要趋势。这类设备不仅能够拓宽传统电子产品的应用范围，如可穿戴设备、生物医疗植入物及智能包装等，还预示着电子产品设计的一场革命。然而，要将这一愿景变为现实，科研人员面临着诸多挑战，其中如何在不损害材料性能的前提下，将高性能电子元件集成到柔性基板上，是亟待解决的关键问题之一。

韩国基础科学研究院（IBS）的研究人员开发了一种创新的干式转移印刷技术，用于柔性电子设备。这项技术能够在不损坏材料的情况下转移高质量的电子材料，这是该领域的重大突破。

高质量的电子材料通常需要在高温下合成和处理，以获得必要的晶体结构和电学性能。然而，高温使得直接在柔性或可拉伸的基板上处理这些材料变得困难。因此，构建柔性或可拉伸设备时，需要将电子材料从固体基板“转移印刷”到柔性基板上。现有的转移印刷技术存在使用有毒化学品和在转移过程中可能导致机械损伤的问题。

为了克服这些问题，研究团队开发了一种通过控制薄膜内部应力的无损干式转移印刷方法。这种新方法允许在高温下处理的金属和氧化物薄膜无损地转移到柔性基板上。通过调节溅射参数，团队控制了薄膜内应力的类型和大小。他们创建了具有不同应力的双层结构，以最大化应力梯度，并通过外部弯曲变形施加额外的拉伸应力。这一过程最大化了应变能量释放率，通过超越薄膜和基板之间的界面强度实现可靠的分层。

该转移方法避免了有毒物质，最小化了设备损坏，并消除了后处理的需要，缩短了转移时间。这种方法不仅可以转移大面积的薄膜，还可以转移微米级的图案，具有高度的多功能性。

研究团队展示了薄膜内部更大的应力梯度会产生更大的弯曲力矩，使其从二维（2D）薄膜卷曲并转变为三维（3D）结构。通过转移印刷过程中粘合层的图案，可以调整3D结构的配置，从而设计和制造满足各种需求的结构。

这项研究的关键在于通过仅控制材料属性而开发出无损干式转移印刷技术。研究团队计划进一步研究利用这项技术将二维薄膜转变为三维结构的多样化3D设备的制造。

转移印刷技术在柔性电子、光电子、生物电子和能源设备等领域都有广泛应用。新方法在生产高密度二维和三维功能薄膜结构方面具有显著优势，大大有助于新型高性能电子设备的开发。