清華新聞網8月（yuè）22日電 近日（rì），清華大學柔（róu）性電（diàn）子技術實驗（yàn）室（shì）、航（háng）院馮雪教授（shòu）團隊在三維曲麵電子製造（zào）方法上取得重（chóng）要進展。研究團隊提出了一種包裹式曲麵（miàn）轉印方法（fǎ），利用花瓣狀印章將（jiāng）平麵電路通過花瓣包裹目標球體，實（shí）現三維曲麵電子器件的製造。文章結合幾何關係與力學分析設計出低褶皺、低應力、全包裹的花（huā）瓣印章，給出了三維曲麵電子器（qì）件和對應的二維電路圖（tú）案之（zhī）間的空間映射關係，在自主設計的裝置上實現了球形天線、球麵LED陣列及（jí）球麵太陽（yáng）能（néng）電池陣列。該方法有望開辟出高性能三維曲麵（miàn）電子器件量產製造的發（fā）展道路。
三維曲麵電（diàn）子器件在生物醫療、結構健康監測、寬場成像等方麵有廣泛應用前景。目前，三維曲麵電子器件製備方（fāng）法可以分為直接法和拚接法。直接法包（bāo）括3D打印和全息光刻等，直接在三維曲麵（miàn）上（shàng）進行電子材料圖案化。拚接法先剪紙將平麵電路（lù）圖案離散，再拚接實現曲麵共形集成。受限於電子材（cái）料性能、製備工藝複雜和曲麵（miàn）覆蓋度不足等問題，製造三維曲麵電子器件仍麵臨挑戰。
用轉印實現三維曲麵電子器件可以直接與半導體工（gōng）藝兼容，更容易實現高性能三維曲麵電子器件。在此基礎（chǔ）上，研究團隊提出了一（yī）種基於包裹式曲麵轉印的三維曲麵電子器件製備方法。包裹轉印過（guò）程中壓力場均勻而輕柔，既確保（bǎo）整個（gè）球麵全覆蓋，又不會對硬脆的電子器件或薄弱的連接處造成損（sǔn）壞。研究團隊製備出一（yī）係列三維曲麵電（diàn）子器（qì）件，包括球（qiú）形天線、球形LED陣列，球形（xíng）太陽能電池陣列等（děng），驗證了該方法的有效性和可重複性。
7月27日，該研究成果在《科學進展》（Science Advances）以（yǐ）“用於三維曲麵電（diàn）子器件的包裹（guǒ）式轉印方法（fǎ）”（Wrap-like transfer printing for three-dimensional curvy electronics）為題發表。
論文在線發表後，馮雪（xuě）教（jiāo）授團隊受邀接受《美國國家科學院院（yuàn）刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）采訪。8月4日（rì）該刊《前言》（Front Matter）欄（lán）目以“糖（táng）果紙啟發的（de）曲麵電子大規（guī）模製造技術進步”（Curvy electronics come a step closer to mass production with inspiration from candy wrappers）為標題進行專題報道，指出利（lì）用成熟的二維平麵工藝製造元（yuán）器件，通過包裹式轉印方法將它們集成到三維物體上（shàng），構建（jiàn）三維曲麵電子（zǐ），有望實現三維曲麵電（diàn）子的大規模（mó）製造。
清華大學柔性電子技術實驗（yàn）室、浙江清華柔性電子技術研究院陳穎副研究員、馮雪教授為文章的通訊作者。清華大學柔性電子技術實驗室、浙（zhè）江清華柔性電（diàn）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（wēi）為文章的共同第（dì）一（yī）作者。該研究得（dé）到國家（jiā）自然科學基金委（wěi）區域創新發展聯合基金項目和浙江省重點研（yán）發計劃項目（mù）的資助。
