基于激光誘導(dǎo)超塑性的卷對卷工藝制程是一種新的制造方法

基于激光誘導(dǎo)超塑性的卷對卷（Roll to Roll laser-induced superplasticity）工藝制程是一種新的制造方法，可用于印刷制造超快速納米量級的電子器件。

來源：普渡大學(xué)，Ramses Martinez

這種新的制造技術(shù)使用類似于報紙印刷領(lǐng)域常用的卷對卷工藝，可以制作出更光滑、更柔軟的用于生產(chǎn)高速電子器件的金屬線路。

由普渡大學(xué)研究人員開發(fā)出的這種低成本工藝，結(jié)合了現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中用于規(guī)模化金屬加工的工具和方法。研發(fā)人員使用了類似于報紙印刷的卷對卷印刷工藝，憑借該工藝的速度和精度，克服了電子產(chǎn)品制造過程中的許多困難。相比于現(xiàn)在，這種工藝大大提升了電子器件的生產(chǎn)速度。

手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦和許多其他電子設(shè)備依靠其內(nèi)部的金屬線路來實現(xiàn)信息的高速處理。目前的金屬線路制作方法一般都是通過把薄薄的液態(tài)金屬液滴透過一張具有目標(biāo)線路形狀的光罩來形成金屬線路的，這有點像在墻壁上涂鴉。

“然而問題是，這種技術(shù)制作出的金屬線路，其表面非常粗糙，這會導(dǎo)致電子設(shè)備更快地升溫，進(jìn)而更快地耗盡電池，”工業(yè)工程和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授馬丁內(nèi)斯說。

另外，未來的高速電子器件還需要更小的金屬組件，制造納米級別更小的金屬組件要求更高的分辨率。

“制作越來越小形狀的金屬組件需要具有越來越高分辨率的模具，直到納米量級尺寸，”馬丁內(nèi)斯說?！霸僬?，納米技術(shù)的最新進(jìn)展也需要我們對尺寸甚至比制成它們的顆粒更小的金屬進(jìn)行圖案化，這就像制造比沙粒更小的沙堡。”

這種所謂的“可成形性極限（Formability Limit）”阻礙我們以納米級分辨率高速加工材料。

普渡大學(xué)的研究人員通過一種新的規(guī)?；圃旆椒ń鉀Q了這兩個問題——粗糙度和低分辨率——這種方法使得借助傳統(tǒng)的二氧化碳激光器制作納米級光滑金屬線路成為可能，二氧化碳激光器在工業(yè)切割和雕刻中已經(jīng)非常常見。

“像印刷報紙一樣印刷微小金屬電子器件可以使它們更加平滑。這種表面光滑的電子器件的過熱風(fēng)險很低，可以更好地通過電流”馬丁內(nèi)斯說。

這種制造方法稱為基于激光誘導(dǎo)超塑性的卷對卷加工工藝（Roll to Roll laser-induced superplasticity），它使用像高速打印報紙用的滾動壓模版（Rolling Stamp）。該技術(shù)可以在短時間內(nèi)通過應(yīng)用高能激光照射誘導(dǎo)出各種金屬的“超塑性”，這使得金屬能夠流入滾動壓模版的具有納米級特征的圖案內(nèi)– 這就繞過了“可成形性極限”。

“在未來，使用我們這項基于卷對卷工藝制造設(shè)備的技術(shù)，可以生產(chǎn)制造覆蓋納米結(jié)構(gòu)的觸摸屏，該納米結(jié)構(gòu)能夠與光相互作用并生成3D圖像。當(dāng)然，這項技術(shù)還可以經(jīng)濟(jì)高效地制造更靈敏的生物傳感器，“Martinez說。