近日，我校机械工程学院微纳制造与先进传感技术团队在国际顶级期刊《科学进展》(Science Advances)上发表题为“利用泡沫流变学实现柔性电子的自适应转印”（Self-adaptive and configurable transfer printing of flexible electronics via rheology of liquid foam）的研究论文，并被选为期刊亮点图片在网站首页进行展示。

图1.论文在Science Advances网站首页亮点展示

柔性电子凭借其柔软、轻薄、可共形贴合等独特优势，成为可穿戴设备、植入式生物电子、新型光电器件等前沿领域的“明星”。为保证柔性电子器件的精度，通常先利用光刻等技术在硬质基片上完成器件的加工，再利用转印技术将器件转移贴合到目标物体表面。然而，如何将微米或纳米级厚度的柔性电子完整、无损、共形地转印到目标物体表面，始终是柔性电子领域的一个关键难题。现有转印技术主要分为固体印章与液体印章两大路线，但二者均存在难以克服的短板。固体印章形变范围有限，无法共形贴合复杂三维曲面，同时转印过程存在应力，容易对器件造成损伤；液体印章受毛细力、表面张力、界面粘附力等相互制约影响，难以达到受力平衡，且不易实现大面积器件的精确操控。目前尚无技术能够同时兼顾无损转移、大面积曲面共形、多类型物体适配等方面的需求。

针对上述难题，研究团队开发了一种采用泡沫作为印章的柔性电子转印新方法，巧妙利用泡沫（如聚集的肥皂泡团簇）的软凝聚态特性，能够在固态和液态之间动态可逆地切换，融合了固体和液体印章的优势，实现柔性电子器件自适应三维无损转印。一方面，泡沫在低剪切力作用下表现出固体的弹性和塑性特征，既能稳定地托举超薄柔性电子器件，避免其产生褶皱或断裂，又能依靠气泡结构的重组变形，以极低应力贴合各类不规则曲面，突破了传统转印方法共形差、应力高的局限。另一方面，泡沫在剪切力高于10帕量级左右时表现出液体的流动特性，可将器件输运至颅腔、冷凝管等封闭物体的内部，并在其内表面完成器件转印，突破了传统转印方法仅适用于物体外表面的局限。此外，由于该方法无需加压，而且泡沫无毒无害且易去除，在软体生物、植物、液滴等极脆弱物体表面仍能完成器件的转印，突破了传统转印方法难以在脆弱易损物体上应用的局限。

图2.采用泡沫作为印章的柔性电子转印方法. A)转印工艺流程图; B)厚度150nm的柔性电子器件被转印到大深宽比的工字梁和形貌复杂的仿生皮肤表面; C)柔性电子器件被转印到蚕皮肤表面; D)厚度150nm的柔性加热器被转印到冷凝管内表面

微纳制造与先进传感技术团队长期从事柔性电子技术研究，承担了多个国家级项目。此项研究成果攻克了制约柔性电子领域的一个关键难题，构建了从高精度光刻技术通向复杂目标物体转印的桥梁，有望激发超薄柔性电子的应用潜力，为健康监测、脑机接口、具身智能等领域的发展提供有力支撑。

本论文第一作者为我校优秀博士论文获得者胡小光，现已入职南京邮电大学。通讯作者为机械工程学院吴梦希教授和刘军山研究员。论文合作者包括大连理工大学力学与航空航天学院李明教授和解兆谦教授、大连理工大学生物医学工程学院刘海龙副教授、上海交通大学杨卓青研究员、西北工业大学王学文教授、大连医科大学附属第二医院尹剑教授等。研究得到了教育部学科突破先导项目、辽宁省兴辽英才计划、大连市科技创新基金和大连理工大学医工交叉项目的资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee2721