供稿人：赵若森、贺健康 供稿单位：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室 发布日期：2025-05-31
保形电子学因其与各种曲线表面的出色兼容性和新功能的出现而受到越来越多的关注。其中，保形透明电极（CTE）因其在推动柔性的电子产品和医疗保健监控设备的发展方面的潜力脱颖而出。科学界正在探索直接或间接制造CTE的各种技术，例如采用激光直写、表面光刻、喷墨打印和电流体动力打印等将CTE直接打印到复杂的目标表面上。然而，由于活化剂处理、特定基材或严格条件的要求，这些用于CTE的直接制造方法存在分辨率低且泛化性差的问题。
西安交通大学Ding Yi等人开发了一种结合电流体动力打印和水转印的集成策略来制造微尺度银网 CTE。使用高粘度纳米银浆直接将微尺度电极印刷在非导电的水溶性聚乙烯醇（PVA）薄膜上，制造出的电极表现出对PVA膨胀的出色抵抗能力。水转印的微尺度银网 CTEs 展现出高分辨率、可调的光电性能以及强大的机械稳定性，在电学、热学、传感和机械性能方面优于目前常用的制造方法。
图一展示了该集成策略制造微尺度银网 CTE。制造过程包括四个关键步骤。首先，使用 电流体动力打印在非导电水溶性PVA薄膜的表面制造了微量银网电极；其次，将表面印有微量银网电极的PVA薄膜从导电玻璃基板上分离并转移到水面上。通过精确控制水的温度和溶解时间，确保 PVA 薄膜的稳定溶解；第三，通过水转印将微型银网电极转移到目标表面；最后，应用简单的后热处理以固化残留的PVA粘合剂并进一步增强银网电极的导电性。
图1 通过电流体动力打印和水转印的集成策略在曲面制造微尺度银网格CTE的示意图
在PVA薄膜上通过电流体动力打印制造微型银网电极后，水转印是将电极转移到目标表面以制造CTE的关键程序。PVA薄膜被用作介质，将微尺度银网电极水印到不同的弯曲结构和表面上。在初始阶段，平面银网状电极漂浮在水的顶面上，并在10 s时出现皱纹。随着 PVA 膜的膨胀，皱纹在30 s后消失。随后PVA膜溶解，银网电极在60秒时完全扩散。水转印到 三维物体上的微型银网格电极，具有四个不同的特征：球形、棱柱形、圆柱形和圆锥形表面。这些特征涵盖可膨胀和不可膨胀的表面，从而验证了水印 CTE 的保形能力。在各种三维物体表面的水转印结果表明，CTE 在水转印过程后始终表现出出色的贴合效果和连续线条。它们展示出卓越的贴合性能，并保持了电极的连续图案。这种始终如一的卓越贴合能力使CTE 能够在各种目标表面上灵活配置，从而证明了其在各种曲面经济高效地制造 CTE 的巨大潜力。
图2 利用电流体动力打印和水转印技术在不同曲面上制备微尺度银网电极
本文展示了一种通过结合电流体动力打印和水转印，在各种曲面上经济高效且直接地制造微尺度银网 CTE的制造新策略。所制造的微米级银网电极对PVA膨胀具有出色的抗性。借助水转印过程中PVA薄膜强大的贴合能力，这些CTEs对各种复杂曲率表面和不同基底材料表现出卓越的适应性。所提出的电流体动力打印和水转印集成策略为有效制造CTE开辟了新的途径，并在微电子和可穿戴健康监测方面具有广阔前景。