Technique d'impression par transfert sans contact programmable par laser via un tampon micro-structuré en élastomère actif, qui offre une adhérence réglable thermiquement contrôlée en continu avec une grande possibilité de commutation de plus de 103 à une augmentation de température inférieure à 100 °C, est développé. Cette technique innovante crée des opportunités d'ingénierie dans un large éventail d'applications telles que l'électronique flexible, électronique sur papier, électronique bio-intégrée, et écrans microLED, où l'intégration hétérogène de matériaux divers est requise.

L'impression par transfert est une technique d'assemblage émergente pour transférer des micro/nano-objets (c'est-à-dire, encres) à partir d'un substrat (c'est-à-dire, donneur) à un autre substrat (c. récepteur) à l'aide de tampons polymères souples. La technique d'impression par transfert permet l'assemblage de divers matériaux dans diverses dispositions structurelles avec des débits importants de milliers d'objets par seconde, et est précieux dans le développement de systèmes électroniques avancés tels que l'électronique inorganique flexible et extensible nécessitant l'intégration hétérogène de matériaux inorganiques avec des élastomères mous, qui représente l'une des révolutions technologiques en cours dans l'industrie électronique.

Diverses approches basées sur des adhésifs secs accordables ont été utilisées pour développer des techniques d'impression par transfert, y compris les techniques de contact et les techniques sans contact. Les performances des techniques de contact dépendent de manière critique de la géométrie et des propriétés du récepteur puisque l'impression nécessite le contact du timbre avec le récepteur. Contrairement aux techniques d'impression par transfert de contact, les approches sans contact éliminent l'influence du récepteur sur le rendement de transfert et permettent l'impression sans contact d'encres sur des récepteurs arbitraires. Cependant, les techniques d'impression par transfert sans contact existantes induisent généralement des augmentations de température élevées indésirables dans le système, qui peuvent causer des dommages interfaciaux permanents et limiter leurs larges utilités dans l'impression par transfert de matériaux cassants, par exemple, silicium, qui est largement impliqué dans l'électronique conventionnelle.

En réponse à ce défi, Le groupe de Song à l'Université du Zhejiang a développé une technique d'impression par transfert sans contact programmable à commande laser via une conception innovante simple mais robuste d'un tampon microstructuré en élastomère actif avec une adhérence réglable. L'adhésif accordable comporte des cavités remplies d'air et encapsulées par une membrane de surface à micro-motifs dupliquée à partir de papiers de verre bon marché et facilement disponibles. La membrane de surface à micro-motifs peut être gonflée dynamiquement pour contrôler l'adhérence interfaciale en chauffant l'air dans les cavités à travers une couche métallique (par exemple, particules de fer) sur la surface intérieure de la cavité, qui sert de couche absorbant le laser. Cette construction offre une adhérence réglable thermiquement contrôlée en continu avec une grande possibilité de commutation de plus de trois ordres de grandeur à une augmentation de température inférieure à 100 °C.

Cet adhésif actif étend les concepts développés pour les techniques d'impression par contact et permet le développement d'une nouvelle technique d'impression par transfert sans contact programmable à commande laser. Des études théoriques et expérimentales révèlent les aspects fondamentaux de la conception et de la fabrication du tampon micro-structuré en élastomère actif, et le fonctionnement de l'impression par transfert sans contact. Démonstrations d'impression par transfert programmable de plaquettes de silicium à micro-échelle et de puces LED à micro-échelle sur divers récepteurs plats ou rugueux difficiles (par exemple, papier, sphère en acier, leaf) avec une adhérence ultra-faible illustrent les capacités inhabituelles d'assemblage déterministe qui ont été difficiles à gérer par les schémas d'impression existants. Cette technique innovante d'impression par transfert sans contact à commande laser crée des opportunités d'ingénierie dans un large éventail d'applications telles que l'électronique flexible, électronique sur papier, électronique bio-intégrée, et écran MicroLED, où l'intégration hétérogène de matériaux divers est requise.